CN106098584B - 一种检测浅沟槽隔离区空洞缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其包括：在晶圆上参照正常工艺流程完成双栅氧刻蚀；在完成双栅氧刻蚀的所述晶圆表面生长一层氮化硅；对表面生长一层氮化硅的晶圆进行快速热处理；用去热磷酸将晶圆表面氮化硅去除，并通过光学显微镜扫描浅沟槽空洞缺陷的位置；制备所述浅沟槽空洞缺陷的样品并通过透射电镜精确检测浅沟槽空洞缺陷。因此，本发明提供的检测方法简单且高效，其能实时在线检测浅沟槽空洞缺陷并能快速准确的检测到浅沟槽空洞缺陷的位置，从而有效地解决了半导体器件中因存在浅沟槽空洞缺陷而导致CMOS器件失效和良率下降的问题。

Description

一种检测浅沟槽隔离区空洞缺陷的方法
技术领域
本发明属于集成电路制造领域，涉及一种用于检测半导体金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor，简称MOS)器件缺陷的方法，更确切的说，尤其涉及一种检测浅沟槽隔离区空洞缺陷的方法。
背景技术
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸不断地按比例缩小，以及对CMOS器件性能要求的不断提高，沟槽隔离区填充相关工艺受到越来越大的挑战。如果某些工艺窗口不够优化，很容易产生严重的系统性缺陷，如沟槽隔离区空洞，使器件完全失效，并导致CMOS器件的良率的下降。
对沟槽隔离区空洞的检测是业界公认的难题之一。
目前业界发现沟槽隔离区空洞通常是在多晶硅刻蚀之后，并运用物理失效分析(Physical Failure Analysis，简称PFA)中扫描电镜(Scanning Electronic Microscope,SEM)，透射电镜(Transmission Electronic Microscope,简称SEM)等分析方法才能检测到。
请参阅图1，图1为现有技术中检测沟槽隔离区空洞缺陷方法的流程示意图，该检测方法通常可以包括如下步骤：
步骤S01：在晶圆上参照正常工艺流程完成双栅氧刻蚀；
步骤S02：对薄栅进行预清洁处理；
步骤S03：生长薄栅氧层；
步骤S04：沉积多晶硅层；
步骤S05：图形化并刻蚀多晶硅层；并通过光学显微镜扫描浅沟槽空洞缺陷的位置；
步骤S06：制备浅沟槽空洞缺陷的样品并通过透射电镜精确检测浅沟槽空洞缺陷。
本领域技术人员清楚，上述生长薄栅氧层和沉积多晶硅层的检测步骤耗时过长，非常不利于缩短研发周期，而且，上述方法也很难为在线工艺窗口优化提供有效的参考价值。
发明内容
为了克服以上问题，本发明旨在提供一种单位格点几何信息提取方法，本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述缺陷以及不能实时检测的问题，提供一种检测浅沟槽空洞缺陷的方法，用于解决现有技术中半导体器件中因存在浅沟槽空洞缺陷而导致器件良率下降的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其包括：
步骤S1：在晶圆上参照正常工艺流程完成双栅氧刻蚀；
步骤S2：在完成双栅氧刻蚀的所述晶圆表面生长一层氮化硅；
步骤S3：对所述表面生长有一层氮化硅的晶圆进行快速热处理工艺处理；
步骤S4：用热磷酸将所述晶圆表面氮化硅去除，并通过光学显微镜或透射电镜扫描浅沟槽空洞缺陷的位置；
步骤S5：制备浅沟槽空洞缺陷的样品，并通过透射电镜检测浅沟槽空洞缺陷。
优选地，所述步骤S2中氮化硅的厚度大于等于200埃。
优选地，所述步骤S2中的氮化硅采用化学气相沉积工艺形成。
优选地，所述步骤S3中的快速热处理工艺为快速热退火工艺。
优选地，在所述步骤S5中，所述制备浅沟槽空洞缺陷的样品，是采用扫描电镜在沟槽隔离区空洞缺陷位置控制聚焦离子束切割的方法来进行的。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其根据浅沟槽空洞缺陷形成的特点，利用高温加速反应的原理，快速形成浅沟槽缺陷，为后续光学显微镜扫描定位和透射电镜精确检测浅沟槽空洞缺陷的位置提供帮助。本改进方案可应用在45nm及其以下技术节点CMOS工艺中沟槽隔离区空洞缺陷的检测。
附图说明
图1为现有技术中检测沟槽隔离区空洞缺陷方法的流程示意图
图2为本发明检测沟槽隔离区空洞缺陷方法的流程示意图
具体实施方式
体现本发明特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本发明。
请结合图1参阅图2，图2为本发明检测沟槽隔离区空洞缺陷方法的流程示意图。如图所示，包括下述步骤：
步骤S1：在晶圆上参照正常工艺流程完成双栅氧刻蚀；该步骤同现有技术中的步骤S01相同，在此不再赘述。
为了节省检测沟槽隔离区空洞缺陷的时间，与现有技术不同的是，在形成浅沟槽空洞缺陷时，本发明实施例中的步骤S2、步骤S3和步骤S4替代了现有技术中的步骤S02、步骤S03、步骤S04和步骤S05。即本发明采用耗时较短的对晶圆表面生长的氮化硅层进行快速热处理和热磷酸将晶圆表面氮化硅去除的工艺步骤，替代了现有技术中耗时较长的生长薄栅氧层和沉积多晶硅层的工艺步骤。
具体地，步骤S2：在晶圆表面生长一层氮化硅；较佳地，步骤S2中生长一层氮化硅的厚度，大于等于200埃。在本发明的实施例中，氮化硅层的厚度可以与现有技术中的多晶硅层厚度的取值范围相同。
需要说明的是，在本发明的较佳实施例中，步骤S2中的氮化硅采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)工艺形成。
在步骤S2完成后，就可以执行：
步骤S3：对所述表面生长一层氮化硅的晶圆进行快速热处理；也就是说，本发明根据氮化硅生长周期短，并利用高温加速反应的原理，可以快速形成浅沟槽缺陷。此外，在本发明的实施例中，步骤S3中的快速热处理工艺可以为快速热退火工艺。
步骤S4：用热磷酸将所述晶圆表面氮化硅去除，并通过光学显微镜或透射电镜扫描浅沟槽空洞缺陷的位置；即热磷酸同晶圆表面氮化硅层进行反应后，氮化硅被完全去除，晶圆表面就暴露出了浅沟槽空洞缺陷。
步骤S5：制备所述浅沟槽空洞缺陷的样品并通过透射电镜精确检测浅沟槽空洞缺陷。在本发明的实施例中，步骤S5中的制备浅沟槽空洞缺陷的样品，可以采用扫描电镜在沟槽隔离区空洞缺陷位置控制聚焦离子束切割的方法来进行的。
综上所述，本发明根据浅沟槽空洞缺陷形成的特点，利用高温加速反应的原理，快速形成浅沟槽缺陷，为后续光学显微镜扫描定位和透射电镜精确检测浅沟槽空洞缺陷的位置提供帮助。
以上的仅为本发明的实施例，实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在晶圆上完成双栅氧刻蚀；
步骤S2：在完成双栅氧刻蚀的所述晶圆表面生长一层氮化硅；
步骤S3：对所述表面生长有一层氮化硅的晶圆进行快速热处理工艺处理；
步骤S4：用热磷酸将所述晶圆表面氮化硅去除，并通过光学显微镜或透射电镜扫描浅沟槽空洞缺陷的位置；
步骤S5：制备浅沟槽空洞缺陷的样品，并通过透射电镜检测浅沟槽空洞缺陷。
2.根据权利要求1所述检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S2中氮化硅的厚度大于等于200埃。
3.根据权利要求1或2所述的检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S2中的氮化硅采用化学气相沉积工艺形成。
4.根据权利要求1所述检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其特征在于，所述步骤S3中的快速热处理工艺为快速热退火工艺。
5.根据权利要求1所述检测沟槽隔离区空洞缺陷的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，所述制备浅沟槽空洞缺陷的样品，是采用扫描电镜在沟槽隔离区空洞缺陷位置控制聚焦离子束切割的方法来进行的。
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