CN104944366A - 一种硅深孔工艺的监测方法 - Google Patents

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杨涛
徐强
洪培真
李俊峰
赵超
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Abstract

本发明提供一种硅深孔工艺的监测方法，包括：提供硅深孔填充后的质量目标值以及其容差范围；在硅深孔填充后，获得量产晶圆的质量；判断量产晶圆质量是否在质量目标值的容差范围内。通过测量硅深孔填充后的质量，来间接监测硅深孔填充工艺的是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对硅深孔填充制程的有效监测。

Description

一种硅深孔工艺的监测方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种硅深孔工艺的监测方法。
背景技术
在MEMS（Micro Electromechanical System，微电子机械系统）器件的制造工艺中，经常会需要对硅衬底进行深硅孔刻蚀，形成纵向垂直或者横向连通的硅深孔结构，而后，对硅深孔结构进行材料的填充。
硅深孔的填充是一个重要的工艺步骤，在填充后需要对填充的效果进行有效的监控，尤其是对横向连通的硅深孔结构的填充。目前，最直观的方法是通过扫描电子显微镜查看硅深孔的横截面，但这种方法对晶圆具有破坏性，仅适用于采样监测，且反馈结果慢，无法用于量产时对工艺制程的有效监测。
为此，需要提出直观的且适用于量产的快速监测方法，以判断硅深孔填充后是否达到工艺要求。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种硅深孔工艺的监测方法，适用于量产监测，快速有效。
为此，本发明提供了如下技术方案：
一种硅深孔工艺的监测方法，包括：
提供硅深孔填充后的质量目标值以及其容差范围；
在硅深孔填充后，获得晶圆的质量；
判断晶圆质量是否在质量目标值的容差范围内。
确定硅深孔填充后的质量目标值的步骤具体为：测量特定产品的晶圆在硅深孔填充后的质量，通过扫描电子显微镜分析该晶圆的硅深孔填充形貌，确定该晶圆的质量为质量目标值。
确定硅深孔填充后的质量容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次晶圆在硅深孔填充后的质量，得到硅深孔填充后的质量变化数据，以确定容差范围。
本发明还提供了一种硅深孔工艺的监测方法，包括：
提供硅深孔填充前、后的质量差目标值以及其容差范围；
在硅深孔填充前，获得晶圆的第一质量；
在硅深孔填充后，获得晶圆的第二质量；
判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内。
确定质量差目标值的步骤具体为：测量特定产品的晶圆在硅深孔填充前、后的质量，通过扫描电子显微镜分析该晶圆的硅深孔填充形貌，确定该晶圆的前、后质量差为质量差目标值。
确定质量差容差值得步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次晶圆在硅深孔填充前、后的质量，得到硅深孔填充前、后的质量差变化数据，以确定容差范围。
本发明实施例提供的硅深孔工艺的监测方法，通过测量硅深孔填充后的质量，来间接监测硅深孔填充工艺的是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对硅深孔填充制程的有效监测。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例一的硅深孔工艺的监测方法的流程示意图；
图2-3为根据本发明实施例一的方法监测硅深孔工艺的过程中硅深孔的截面示意图；
图4为根据本发明实施例二的硅深孔工艺的监测方法的流程示意图；
图5-6为根据本发明实施例二的方法监测硅深孔工艺的过程中硅深孔的截面示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明中，提供的硅深孔工艺的监测方法，通过测量硅深孔填充后的质量，来间接监测硅深孔填充工艺的是否达到要求，该方法直观、快速并对晶圆没有损伤，适用于量产时对硅深孔填充制程的有效监测。
为了更好的理解本发明，以下将结合具体的实施例进行描述。
实施例一
以下将结合图1详细描述以填充后的晶圆质量为目标进行监测的实施例。
首先，确定硅深孔填充后的质量目标值以及其容差范围。
在本实施例中，选择特定产品的晶圆为采样晶圆，并测量其在硅深孔填充后的质量；而后，通过扫描电子显微镜（SEM）对该晶圆的硅深孔填充形貌进行分析，如在SEM下的填充厚度、填充是否存在间隙等，对于填充形貌达到工艺要求的晶圆，确定其质量为质量目标值。
而后，测量该类型产品的其他多批次晶圆在填充后的质量，这样，得到贵深孔填充后的质量变化数据，根据这些质量数据，确定质量容差范围（spec）。
而后，在硅深孔填充后，获得晶圆的质量。
如图2所示，在硅衬底100中刻蚀形成了纵向深孔110，在进行填充后，如图3所示，在纵向深孔110中填充了介质材料120，此时，获得量产晶圆的质量。可以通过高精度的质量量测设备获得该质量值。
而后，判断量产晶圆质量是否在质量目标值的容差范围内。
如果量产晶圆质量在质量目标值的容差范围内，可以认为硅深孔的填充达到工艺要求，反之，可以认为硅深孔的填充没有达到工艺要求，当连续出现没有达到工艺要求的晶圆时，可以进一步进行分析，并对填充工艺条件进行调整。
实施例二
以下将结合图4详细描述以填充前后的晶圆质量差为目标进行监测的实施例。
首先，确定硅深孔填充前、后的质量差目标值以及其容差范围。
在本实施例中，选择特定产品的晶圆为采样晶圆，并测量其在硅深孔填充前、后的质量；而后，通过扫描电子显微镜（SEM）对该晶圆的硅深孔填充形貌进行分析，如在SEM下的填充厚度、填充是否存在间隙等，对于填充形貌达到工艺要求的晶圆，确定其质量差为质量差目标值。
而后，测量该类型产品的其他多批次晶圆在硅深孔填充前、后的质量，这样，得到贵深孔填充后的质量差变化数据，根据这些质量差的数据，确定质量差容差范围（spec）。
而后，在硅深孔填充前，获得量产晶圆的第一质量。
如图5所示，在硅衬底200中刻蚀形成了横向深孔210，此时，获得量产晶圆的第一质量。
接着，进行填充，在硅深孔填充后，获得量产晶圆的第二质量。
如图6所示，在横向深孔210中填充了介质材料220，此时，获得量产晶圆的第二质量。可以通过高精度的质量量测设备获得该第一质量和第二质量。
而后，判断量产晶圆质量差是否在质量差目标值的容差范围内。
质量差即第二质量与第一质量的差值，该质量差可以由质量量测设备直接获得。如果量产晶圆质量差在质量差目标值的容差范围内，可以认为硅深孔的填充达到工艺要求，反之，可以认为硅深孔的填充没有达到工艺要求，当连续出现没有达到工艺要求的晶圆时，可以进一步进行分析，并对填充工艺条件进行调整。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种硅深孔工艺的监测方法，其特征在于，包括：
提供硅深孔填充后的质量目标值以及其容差范围；
在硅深孔填充后，获得量产晶圆的质量；
判断量产晶圆质量是否在质量目标值的容差范围内。
2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，确定硅深孔填充后的质量目标值的步骤具体为：测量特定产品的晶圆在硅深孔填充后的质量，通过扫描电子显微镜分析该晶圆的硅深孔填充形貌，确定该晶圆的质量为质量目标值。
3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，确定硅深孔填充后的质量容差值的步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次晶圆在硅深孔填充后的质量，得到硅深孔填充后的质量变化数据，以确定容差范围。
4.一种硅深孔工艺的监测方法，其特征在于，包括：
提供硅深孔填充前、后的质量差目标值以及其容差范围；
在硅深孔填充前，获得量产晶圆的第一质量；
在硅深孔填充后，获得量产晶圆的第二质量；
判断第二质量与第一质量的质量差是否在质量差目标值的容差范围内。
5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，确定质量差目标值的步骤具体为：测量特定产品的晶圆在硅深孔填充前、后的质量，通过扫描电子显微镜分析该晶圆的硅深孔填充形貌，确定该晶圆的前、后质量差为质量差目标值。
6.根据权利要求5所述的监测方法，其特征在于，确定质量差容差值得步骤具体为：测量该特定产品的其他多批次晶圆在硅深孔填充前、后的质量，得到硅深孔填充前、后的质量差变化数据，以确定容差范围。
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