CN103839846B - 沟槽dmos多晶硅回刻在线监控方法 - Google Patents

沟槽dmos多晶硅回刻在线监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法。其中，所述方法包括：提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述片上测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；将所述片上测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述片上测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点位置处的沟槽宽度；基于所述聚拢点位置处的沟槽宽度监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法具有高的时效性且成本较低。

Description

沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法
技术领域
本发明涉及在线监控方法，更具体地，涉及沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法。
背景技术
目前，随着半导体技术的日益发展，DMOS（双扩散金属氧化物半导体）器件的应用范围越来越广泛。其中，在制造DMOS器件的过程中，沟槽多晶硅回刻工艺是影响DMOS器件的成品率或质量的关键因素之一。所述沟槽多晶硅回刻工艺的目的是将多晶硅填入硅片上预制的沟槽中，同时去除外露的多余部分。
如图1所示，从左至右为沟槽多晶硅回刻工艺的基本步骤，其中，图1的左侧为未填入多晶硅前的具有沟槽的模块的示意性俯视图和剖面图、图1的中部为填入多晶硅后的模块的示意性俯视图和剖面图，而图1的右侧为去除外露的多余多晶硅部分后的模块的示意性俯视图和剖面图。由上可见，未填入多晶硅前的模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈矩形的形状。如图1的右侧所示，经过多晶硅回刻后，沟槽中的多晶硅填充的高度下降，而回刻造成的多晶硅填充在沟槽中的下降幅度是该工艺中需要控制的关键参数。
在现有的技术方案中，通常采用如下两种方式在线监控回刻造成的多晶硅填充在沟槽中的下降幅度：（1）通过在线切片的方法；（2）通过台阶仪探针进行物理量测。
然而，上述现有的技术方案存在如下问题：（1）在线切片方案的成本较高，并且时效性较差；（2）台阶仪方案的初始投入大，且维护成本较高。
因此，存在如下需求：提供具有高的时效性且成本较低的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法。
发明内容
为了解决上述现有技术方案所存在的问题，本发明提出了具有高的时效性且成本较低的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括下列步骤：
（A1）提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述片上测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；
（A2）将所述片上测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述片上测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点位置处的沟槽宽度；
（A3）基于所述聚拢点位置处的沟槽宽度监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A3）进一步包括：如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围内，则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
在上面所公开的方案中，优选地，所述聚拢点位置处的沟槽宽度与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A2）进一步包括：在显微镜下通过标尺测量所述聚拢点位置处的沟槽宽度。
在上面所公开的方案中，优选地，通过试验的方式标定所述预定的阈值范围。
本发明的目的也可以通过以下技术方案实现：
一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括下列步骤：
（A1）提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述片上测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；
（A2）将所述片上测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述片上测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点相对于标尺的基点的距离；
（A3）基于所述聚拢点相对于标尺的基点的距离监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A3）进一步包括：如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围内，则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
在上面所公开的方案中，优选地，所述聚拢点相对于标尺的基点的距离与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A2）进一步包括：在显微镜下通过标尺测量所述聚拢点相对于所述标尺的基点的距离。
在上面所公开的方案中，优选地，通过试验的方式标定所述预定的阈值范围
本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法具有以下优点：由于将纵向变化（即垂直平面内的变化）通过使用具有在水平面内呈等腰梯形的沟槽的片上测试模块而转换为表面图形变化（即水平面内的图形变化），故可以建立起多晶硅回刻深度与聚拢点位置的相关性，从而可以通过测量该聚拢点的位置而实现对多晶硅回刻深度的监控，由此，具有高的时效性且成本较低。
附图说明
结合附图，本发明的技术特征以及优点将会被本领域技术人员更好地理解，其中：
图1是沟槽DMOS多晶硅回刻工艺的基本过程的示意图；
图2是根据本发明的实施例的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法的基本工作原理的示意图；
图3是根据本发明的实施例的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法的基本工作过程的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括如下步骤：（A1）提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；（A2）将所述测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点位置处的沟槽宽度；（A3）基于所述聚拢点位置处的沟槽宽度监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
优选地，在本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述步骤（A3）进一步包括：如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围内（其中，示例性地，所述阈值的设置将根据工艺的要求，通过传统方法统计需要监控的多晶硅回刻深度与梯形模块聚拢点处的沟槽宽度的关系而被确定），则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
优选地，在本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述聚拢点位置处的沟槽宽度与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联（即与回刻造成的多晶硅填充在沟槽中的下降幅度相关联，该关联关系是由所述测试模块的在水平面内呈等腰梯形的形状的沟槽所造成的）。
优选地，在本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述步骤（A2）进一步包括：在显微镜下通过标尺测量所述聚拢点位置处的沟槽宽度。
优选地，在本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，通过试验的方式标定所述预定的阈值范围（即聚拢点位置处的沟槽宽度的允许误差范围）。
本发明公开了另一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括如下步骤：（A1）提供用于多晶硅回刻在线监控的测试模块，所述测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；（A2）将所述测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点相对于标尺的基点的距离；（A3）基于所述聚拢点相对于标尺的基点的距离监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
优选地，在本发明所公开的另一沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述步骤（A3）进一步包括：如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围内，则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
优选地，在本发明所公开的另一沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述聚拢点相对于标尺的基点的距离与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联（即与回刻造成的多晶硅填充在沟槽中的下降幅度相关联，该关联关系是由所述测试模块的在水平面内呈等腰梯形的形状的沟槽所造成的）。
优选地，在本发明所公开的另一沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，所述步骤（A2）进一步包括：在显微镜下通过所述标尺测量所述聚拢点相对于所述标尺的基点的距离。
优选地，在本发明所公开的另一沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法中，通过试验的方式标定所述预定的阈值范围（即聚拢点相对于标尺的基点的距离的允许误差范围）。
图2是根据本发明的实施例的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法的基本工作原理的示意图。如图2所示，从左至右为将所述测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作的基本步骤，其中，图2的左侧为未填入多晶硅前的测试模块的示意性俯视图和剖面图、图2的中部为去除外露的多余多晶硅部分后的测试模块的示意性俯视图，而图2的右侧为去除外露的多余多晶硅部分后的测试模块的示意性剖面图。由上可见，未填入多晶硅前的测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状。如图2的右侧所示，经过多晶硅回刻后，所述测试模块在水平面内形成沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案（如图2的中部所示），由此，利用所述宽度渐变图案的聚拢点位置处的沟槽宽度（或所述宽度渐变图案的聚拢点相对于标尺的基点的距离）与多晶硅回刻操作的刻蚀量的关联关系来监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求，即刻蚀量的不同会造成该聚拢点发生位置的变化，由此，该聚拢点位置处的沟槽宽度或该聚拢点相对于标尺的基点的距离可以反映出刻蚀量对需要监控的回刻工艺造成的多晶硅填充在沟槽中的下降幅度的影响。
图3是根据本发明的实施例的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法的基本工作过程的示意图（其示例性地示出了完成多晶硅回刻后的模块表面图形及检查方法）。如果图3所示，通过在显微镜下测量所述宽度渐变图案的聚拢点（如箭头所指示的读数点）位置处的沟槽宽度w或所述宽度渐变图案的聚拢点（如箭头所指示的读数点）相对于标尺的基点的距离，操作者可以实时地监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
由上可见，本发明所公开的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法具有如下优点：由于将纵向变化（即垂直平面内的变化）通过使用具有在水平面内呈等腰梯形的沟槽的测试模块而转换为表面图形变化（即水平面内的图形变化），故可以建立起多晶硅回刻深度与聚拢点位置的相关性，从而可以通过测量该聚拢点的位置而实现对多晶硅回刻深度的监控，由此，具有高的时效性且成本较低。
尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到：在不脱离本发明主旨和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。

Claims (9)

1.一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括下列步骤：
(A1)提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述片上测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；
(A2)将所述片上测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述片上测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点位置处的横断面沟槽宽度；
(A3)基于所述聚拢点位置处的沟槽宽度监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
2.根据权利要求1所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述步骤(A3)进一步包括：如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围内，则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点位置处的沟槽宽度在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
3.根据权利要求2所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述聚拢点位置处的沟槽宽度与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联。
4.根据权利要求3所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述步骤(A2)进一步包括：在显微镜下通过标尺测量所述聚拢点位置处的沟槽宽度。
5.根据权利要求4所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，通过统计需要监控的多晶硅回刻深度与梯形模块聚拢点处的沟槽宽度的关系而确定所述阈值。
6.一种沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，所述方法包括下列步骤：
(A1)提供用于多晶硅回刻在线监控的片上测试模块，所述片上测试模块具有沟槽，所述沟槽在水平面内呈等腰梯形的形状；
(A2)将所述片上测试模块作为对象执行多晶硅填充和回刻操作，并且测量经过多晶硅填充和回刻操作后的所述片上测试模块在水平面内形成的沿所述等腰梯形高度方向上的沟槽宽度渐变图案的聚拢点相对于标尺的基点的距离；
(A3)基于所述聚拢点相对于标尺的基点的距离监控当前的多晶硅回刻操作是否满足预期的工艺要求。
7.根据权利要求6所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述步骤(A3)进一步包括：如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围内，则判定当前的多晶硅回刻操作能够满足预期的工艺要求，而如果所述聚拢点相对于标尺的基点的距离在预定的阈值范围外，则判定当前的多晶硅回刻操作不能够满足预期的工艺要求。
8.根据权利要求7所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述聚拢点相对于标尺的基点的距离与多晶硅回刻操作的刻蚀量相关联。
9.根据权利要求8所述的沟槽DMOS多晶硅回刻在线监控方法，其特征在于，所述步骤(A2)进一步包括：在显微镜下通过标尺测量所述聚拢点相对于所述标尺的基点的距离。
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