CN111430255B - 一种刻蚀深度的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微电子测试分析技术领域，具体公开了一种刻蚀深度的检测方法，其中，在待刻蚀槽上方设置敏感模块和至少两根梁，敏感模块包括热敏单元，每根梁的一端与待刻蚀槽的边框连接，另一端与敏感模块连接，每根梁中均包括导线，导线与热敏单元连接，当对待刻蚀槽进行刻蚀时，刻蚀深度的检测方法包括：获取热敏单元在不同气压下的稳态输出电压；根据热敏单元在不同气压下的稳态输出电压得到热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线；根据热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值；根据转折气压与刻蚀深度的关系模型以及转折气压值计算待刻蚀槽的刻蚀深度。本发明提供的刻蚀深度的检测方法不用破坏器件结构就能准确检测刻蚀深度。

Description

一种刻蚀深度的检测方法
技术领域
本发明涉及微电子测试分析技术领域，尤其涉及一种刻蚀深度的检测方法。
背景技术
刻蚀工艺是一项用于制造悬空结构的关键工艺，包括湿法刻蚀和干法刻蚀。由于刻蚀深度会影响器件的性能，因此在刻蚀工艺进行后，需要检测刻蚀深度。目前，常用的刻蚀深度检测方式是通过对刻蚀槽进行裂片后，利用光学显微镜、光学轮廓仪、扫描电子显微镜等设备观测刻蚀槽的剖面开展。这种检测方式对器件具有破坏性。
发明内容
本发明提供了一种刻蚀深度的检测方法，解决相关技术中存在的检测方法具有破坏性的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种刻蚀深度的检测方法，其中，在待刻蚀槽上方设置敏感模块和至少两根梁，所述敏感模块包括热敏单元，每根所述梁的一端与所述待刻蚀槽的边框连接，另一端与所述敏感模块连接，每根所述梁中均包括导线，所述导线与所述热敏单元连接，当对所述待刻蚀槽进行刻蚀时，所述刻蚀深度的检测方法包括：
获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压；
根据所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压得到所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线；
根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值；
根据所述转折气压与刻蚀深度的关系模型以及所述转折气压值计算所述待刻蚀槽的刻蚀深度。
进一步地，所述刻蚀深度的检测方法包括在所述获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压的步骤前进行的：
通过所述导线向所述热敏单元加载自热功率W。
进一步地，所述自热功率包括：能够使得所述敏感模块具有恒定温度的电功率，或者，通过恒流电流提供的电功率。
进一步地，所述热敏模块具有的恒定温度在20℃～80℃之间，所述恒流电流的电流值在0.1μA～1mA之间。
进一步地，所述根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值，包括：
根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到热导灵敏度与对数气压的关系曲线；
根据所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线确定转折气压值。
进一步地，所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线包括：所述敏感模块的总热导与对数气压的关系曲线的斜率曲线。
进一步地，所述敏感模块的总热导表示为：
Figure BDA0002433681150000021
其中，T表示所述敏感模块的温度，T0表示环境温度，G表示所述敏感模块的总热导，W表示自热功率，其中，所述敏感模块的温度T表示为：
Figure BDA0002433681150000022
其中，U1表示通入恒流电流时所述热敏单元在大气压下的稳态输出电压，Sv|I0表示所述热敏单元在通入电流为I0时的电压温度系数，U表示所述热敏单元在不同气压P下的稳态输出电压。
进一步地，所述转折气压与刻蚀深度的关系模型表示为：
Figure BDA0002433681150000023
其中，C表示为已知的模型参数，Pt表示转折气压值，d表示所述待刻蚀槽的刻蚀深度。
进一步地，所述热敏单元包括热阻、二极管或热电堆中的任意一种。
进一步地，所述导线包括金属或掺杂的半导体。
本发明提供的刻蚀深度的检测方法，在现有器件结构不变的情况下，通过获取热敏单元在不同气压下的稳态输出电压，然后根据稳态输出电压与气压的关系曲线最终可以计算得到待刻蚀槽的刻蚀深度，因此，本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法不用破坏器件结构就能准确检测刻蚀深度，实现了无损检测。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的刻蚀深度的检测方法的流程图。
图2为本发明提供的刻蚀深度的检测方法的刻蚀结构截面示意图。
图3为本发明提供的刻蚀深度的检测方法的具体实施方式流程图。
图4为本发明提供的稳态输出电压U与气压P的关系曲线U＝f1(P)示意图。
图5为本发明提供的敏感模块的总热导G与对数气压lg(p)的关系曲线G＝f3(lg(p))示意图。
图6为本发明提供的热导灵敏度S与对数气压lg(P)的关系曲线S＝f2(lg(P))的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种刻蚀深度的检测方法，图1是根据本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法的流程图，图2是根据本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法的刻蚀结构截面示意图，如图1和图2所示，在待刻蚀槽1上方设置敏感模块3和至少两根梁2，所述敏感模块3包括热敏单元4，每根所述梁2的一端与所述待刻蚀槽1的边框5连接，另一端与所述敏感模块3连接，每根所述梁2中均包括导线6，所述导线6与所述热敏单元4连接，当对所述待刻蚀槽1进行刻蚀时，所述刻蚀深度的检测方法包括：
S110、获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压；
S120、根据所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压得到所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线；
S130、根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值；
S140、根据所述转折气压与刻蚀深度的关系模型以及所述转折气压值计算所述待刻蚀槽的刻蚀深度。
本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法，在现有器件结构不变的情况下，通过获取热敏单元在不同气压下的稳态输出电压，然后根据稳态输出电压与气压的关系曲线最终可以计算得到待刻蚀槽的刻蚀深度，因此，本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法不用破坏器件结构就能准确检测刻蚀深度，实现了无损检测。
应当理解的是，本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法对于湿法刻蚀或干法刻蚀均适用。
下面结合图3对本发明实施例提供的刻蚀深度的检测方法进行详细描述。
S1、在刻蚀工艺前，在待刻蚀槽上方制作梁和敏感模块，敏感模块中包含热敏单元；梁至少有两根，一端与待刻蚀槽的边框相连，另一端与敏感模块相连；梁中包含导线，导线与热敏单元连接。
S2、开展刻蚀工艺，悬空刻蚀槽上的梁与敏感模块。
进一步具体地，具体地，所述刻蚀深度的检测方法包括在所述获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压的步骤前进行的：
通过所述导线向所述热敏单元加载自热功率W。
S3、通过导线给热敏单元加载自热功率W，测量热敏单元在不同气压P时的稳态输出电压U，得到稳态输出电压U与气压P的关系曲线U＝f1(P)，具体如图4所示。
S4、通过曲线U＝f1(P)，推导得到热导灵敏度S与对数气压lg(P)的关系曲线S＝f2(lg(P))，具体如图6所示。
S5、根据曲线S＝f2(lg(P))，利用最高热导灵敏度St对应的对数气压值lg(Pt)，确定转折气压值Pt。
S6、根据转折气压值Pt，利用转折气压-刻蚀深度关系模型，计算得到刻蚀深度d。
需要说明的是，所述自热功率包括：能够使得所述敏感模块具有恒定温度的电功率，或者，通过恒流电流提供的电功率。即可以是使得敏感模块具有恒定温度Tc的电功率，也可以是小的恒流电流I0提供的电功率。
优选地，所述热敏模块具有的恒定温度包括在20℃～80℃之间，所述恒流电流的电流值在0.1μA～1mA之间。即所述敏感模块具有恒定温度的温度Tc可以在20℃～80℃之间；所述小的恒流电流I0的电流值可以是0.1μA～1mA。
具体地，所述根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值，包括：
根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到热导灵敏度与对数气压的关系曲线；
根据所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线确定转折气压值。
需要说明的是，所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线包括：所述敏感模块的总热导与对数气压的关系曲线的斜率曲线。
即所述曲线S＝f2(lg(P))，为敏感模块结构的总热导G与对数气压lg(p)的关系曲线G＝f3(lg(p))的斜率曲线，具体如图5所示。
具体地，所述敏感模块的总热导表示为：
Figure BDA0002433681150000041
其中，T表示所述敏感模块的温度，T0表示环境温度，G表示所述敏感模块的总热导，W表示自热功率，其中，所述敏感模块的温度T表示为：
Figure BDA0002433681150000042
其中，U1表示通入恒流电流时所述热敏单元在大气压下的稳态输出电压，Sv|I0表示所述热敏单元在通入电流为I0时的电压温度系数，U表示所述热敏单元在不同气压P下的稳态输出电压。
具体地，所述转折气压与刻蚀深度的关系模型表示为：
Figure BDA0002433681150000043
其中，C表示为已知的模型参数，Pt表示转折气压值，d表示所述待刻蚀槽的刻蚀深度。
优选地，所述已知的模型参数C的通常取值在0.0202Pa·m-0.0269Pa·m之间。
需要说明的是，所述热敏单元用于将温度信息转化为电学信息，具体地所述热敏单元包括热阻、二极管或热电堆中的任意一种。
优选地，所述导线包括金属或掺杂的半导体。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种刻蚀深度的检测方法，其特征在于，在待刻蚀槽上方设置敏感模块和至少两根梁，所述敏感模块包括热敏单元，每根所述梁的一端与所述待刻蚀槽的边框连接，另一端与所述敏感模块连接，每根所述梁中均包括导线，所述导线与所述热敏单元连接，当对所述待刻蚀槽进行刻蚀时，所述刻蚀深度的检测方法包括：
获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压；
根据所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压得到所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线；
根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值；
根据所述转折气压与刻蚀深度的关系模型以及所述转折气压值计算所述待刻蚀槽的刻蚀深度；
所述根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到转折气压值，包括：
首先根据所述热敏单元的稳态输出电压与气压的关系曲线推导得到热导灵敏度与对数气压的关系曲线；
其中所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线包括：所述敏感模块的总热导与对数气压的关系曲线的斜率曲线；
之后，根据所述热导灵敏度与对数气压的关系曲线确定转折气压值；
所述敏感模块的总热导表示为：
Figure FDA0002940512190000011
其中，T表示所述敏感模块的温度，T0表示环境温度，G表示所述敏感模块的总热导，W表示自热功率，其中，所述敏感模块的温度T表示为：
Figure FDA0002940512190000012
其中，U1表示通入恒流电流时所述热敏单元在大气压下的稳态输出电压，Sv|I0表示所述热敏单元在通入电流为I0时的电压温度系数，U表示所述热敏单元在不同气压P下的稳态输出电压。
2.根据权利要求1所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述刻蚀深度的检测方法包括在所述获取所述热敏单元在不同气压下的稳态输出电压的步骤前进行的：通过所述导线向所述热敏单元加载自热功率W。
3.根据权利要求2所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述自热功率包括：能够使得所述敏感模块具有恒定温度的电功率，或者，通过恒流电流提供的电功率。
4.根据权利要求3所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述敏感模块具有的恒定温度在20℃～80℃之间，所述恒流电流的电流值在0.1μA～1mA之间。
5.根据权利要求1所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述转折气压与刻蚀深度的关系模型表示为：
d＝C/Pt，
其中，C表示为已知的模型参数，Pt表示转折气压值，d表示所述待刻蚀槽的刻蚀深度。
6.根据权利要求1所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述热敏单元包括热阻、二极管或热电堆中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的刻蚀深度的检测方法，其特征在于，所述导线包括金属或掺杂的半导体。
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