CN112652521A - 一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版。所述方法包括：获取待监控的半导体工艺及其设计规则；根据所述设计规则设计监控图形，所述监控图形包括产品晶圆上对应于所述半导体工艺的关键图形；制作所述产品晶圆的掩膜版，其中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域；制造所述产品晶圆并在制造所述产品晶圆的过程中进行所述产品晶圆的失效分析。根据本发明，使后续制造的产品晶圆中同时得到各种不同监控工艺的监控图形结构，工作量低、分析效率高；针对同一种工艺，在不同产品上实现监控图形的整体形貌的监控，避免监控产品更改所带来的影响，数据规范统一，可实现工艺长期监控。

Description

一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，为了及时、准确及全面的了解生产线状况，通常会选择量大或重要的工艺产品进行定期整体形貌监控。整体形貌监控通常选取晶圆上的管芯分析或选择切割道(又称划片槽scribe line)中的常规的测试图形和WAT(晶圆验收测试Wafer Acceptance Test)的测试图形进行分析。

在选取晶圆上的管芯进行分析时，往往采用定期挑选目标工艺的产品晶圆，直接分析客户设计的管芯，在管芯中寻找合适的结构图形，每次都尽量找到同样的结构、同样的尺寸的图形进行分析测试，记录数据。如果之前的产品没有合适产品晶圆，就选择同种工艺下不同的产品晶圆进行分析，管芯中如果没有完全一致的结构，就选择相近的结构进行分析测试。在直接分析客户设计的管芯时，由于客户所关注的监控图形和结构，在管芯中肯定存在，但具体位置并不确定，管芯中的结构分布相当复杂，分析技术人员在工作时，需要花费大量时间寻找到工艺需要的或客户指定的结构图形，效率很低，工作量大。同时，在需要分析时，产线上不一定能提供一样的产品晶圆用于整体形貌监控，不同的产品，管芯中的结构及版图分布也相差很大，往往只能找到相似的图形结构进行分析，测试数据会存在一定的偏差，长期监控会存在规范不统一、延续性差的问题。

在选择切割道中的测试图形或者WAT测试图形进行缺陷分析时，由于常规切割道中图形都是用于在线生产时监控各工艺段的，WAT的测试图形用于监控单项的器件性能。其中部分图形可满足整体形貌监控的要求，但图形结构不全面，有些需要的结构在后续的工艺过程中会被刻蚀掉，造成图形缺失。切割道中的图形零星分布在不同的切割道区域，剖片位置、剖片方向各自不同，分析技术人员在工作时，需要花费大量的时间用于样品制备，工作量大，效率低。

因此，实际分析时存在图形结构寻找困难，工作量大，工作效率低，测试图形不全面，数据规范不统一，长期监控数据稳定性及延续性差的问题。

为此，有必要提供了一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版，用以解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法，包括：

获取待监控的半导体工艺及其设计规则；

根据所述设计规则设计监控图形，所述监控图形包括产品晶圆上对应于所述半导体工艺的关键图形；

制作所述产品晶圆的掩膜版，其中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域；

制造所述产品晶圆并进行所述产品晶圆的失效分析。

示例性的，所述监控图形包括条状图形和/或孔状图形。

示例性的，所述条状图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条中的至少一种；所述孔状图形包括并列设置的至少两列孔状图形，所述孔状图形包括接触孔、通孔中的至少一种。

示例性的，所述设计规则包括套刻规则。

示例性的，所述套刻规则包括有源区引出孔、多晶硅栅极引出孔、金属引出孔中的至少一种。

本发明还提供了一种掩膜版，包括：

产品晶圆的设计图形和位于切割道区域的监控图形，其中，所述监控图形根据待监控的半导体工艺的设计规则进行设计，所述监控图形包括所述设计图形中对应于所述半导体工艺的关键图形。

示例性的，所述监控图形包括条状图形和/或孔状图形。

示例性的，所述条状图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直。

示例性的，所述孔状图形包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列。

示例性的，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条中的至少一种，所述孔状图形包括接触孔、通孔中的至少一种。

根据本发明的对半导体制造中的晶圆进行监控的方法和掩膜版，通过根据监控的半导体工艺的设计规则，设计一套能全面反映该工艺的整体形貌的监控图形，并将监控图形导入到产品晶圆的掩膜版的切割道区域，使后续制造的产品晶圆中同时得到各种不同监控工艺的监控图形结构，工作量低、分析效率高；针对同一种工艺，在不同产品上实现监控图形的整体形貌的监控，不会因为改变监控的具体产品而导致监控图形发生改变，避免监控产品更改所带来的影响，数据规范统一，实现工艺长期监控的目的，可及时发现工艺线的波动。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明的一个实施例的对半导体制造中的晶圆进行监控方法的流程图；

图2为根据本发明的一个实施例的半导体晶圆上管芯和切割道区域分布的示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的在切割道区域中分布的监控图形的示意图；

图4为根据本发明的一个实施例的在切割道区域中分布的监控图形的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明的一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法。显然，本发明的施行并不限于半导体制造领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。

实施例一

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了对半导体制造中的晶圆进行监控的方法，包括：

获取待监控的半导体工艺及其设计规则；

根据所述设计规则设计监控图形，所述监控图形包括产品晶圆上对应于所述半导体工艺的关键图形；

制作所述产品晶圆的掩膜版，其中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域；

制造所述产品晶圆并进行所述产品晶圆的失效分析。

下面参考图1-图4对根据本发明的一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法进行示例性说明，其中图1为根据本发明的一个实施例的对半导体制造中的晶圆进行监控方法的流程图；图2为根据本发明的一个实施例的半导体晶圆上管芯和切割道区域分布的示意图；图3为根据本发明的一个实施例的在切割道区域中分布的监控图形的示意图；图4为根据本发明的一个实施例的在切割道区域中分布的监控图形的示意图。

首先参看图1，执行步骤S1：获取待监控的半导体工艺及其设计规则。

在半导体晶圆制造过程中，半导体工艺包括光刻工艺、刻蚀工艺、离子注入工艺、化学/物理气相沉积工艺等，在一个半导体晶圆的全制造流程中通常包括多次光刻工艺、多次刻蚀工艺、多次离子注入工艺和多次化学/物理气相沉积工艺等，而在上述工艺的每次实施过程中往往具有要求，通常对每次实施的关键图形进行监控以获得工艺实施的效果。

在半导体晶圆制造过程中，首先要考虑实施何种半导体工艺，根据实施的半导体工艺对半导体器件的图形等进行设计。

设计规则是集成电路设计与制造的桥梁，其向电路设计及版图设计工程师精确说明工艺线的加工能力。设计规则以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现。

设计规则本身并不代表光刻、化学腐蚀、对准容差的极限尺寸，它所代表的是容差的要求。考虑器件在正常工作的条件下，根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等)和成品率要求，给出一组同一工艺层及不同工艺层之间集合尺寸的极限，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出他们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现。

示例性的，所述待监控的工艺包括制造产品晶圆上的所有关键工艺，通过对制造产品晶圆时的所有关键工艺进行监控，实现了对产品晶圆制造的全流程监控。

根据本发明的一个示例，待监控的半导体工艺为刻蚀工艺。在半导体器件的制造过程中，往往刻蚀工艺是需要监控的关键工艺，通过刻蚀后形成的器件结构的尺寸，形貌对后续半导体器件结构的制造有着重要影响，例如，刻蚀工艺形成通孔的过程中，通孔的形貌、粗糙度、角度都对后续物理气相沉积形成金属层有着重要的影响。为了对刻蚀工艺进行监控，首先获取刻蚀工艺的设计规则，具体的获取通孔刻蚀工艺的设计规则，以待后续进行监控图形(通孔)的设计。

需要理解的是，这里将待监控的半导体制造工艺设置为刻蚀工艺仅仅是示例性的，本领域技术人员应当理解，待监控的半导体制造工艺可以包括多次对不同材料层进行的刻蚀工艺，也可以同时包括刻蚀工艺以外的离子注入工艺、化学/物理气相沉积工艺等，在此并不限定。

继续参看图1，执行步骤S2：根据所述设计规则设计监控图形，所述监控图形包括产品晶圆上对应于所述半导体工艺的关键图形。

在半导体器件的制造过程中，往往涉及多次进行刻蚀工艺、离子注入工艺、化学/物理气相沉积工艺等。由于半导体器件的制造过程往往涉及多次光刻工艺、多次刻蚀工艺、多次离子注入工艺和多次化学/物理气相沉积工艺等，其必然涉及多道掩膜版的制作。为了实现对产品晶圆上的多个关键图形的监控，形成每一个关键图形的同时形成相应的监控图形，通过对监控图形的监控实现对形成这一关键图形的半导体工艺的监控。为此，在本步骤中，根据待监控的半导体工艺的设计规则设计监控图形包括根据每一次待监控的半导体工艺的设计规则设计监控图形，其中监控图形包括对应于该被监控的半导体工艺的关键图形。

在根据本发明的一个示例中，待监控的半导体工艺包括多晶硅栅极刻蚀工艺以及通孔刻蚀工艺，设计监控图形的过程中，需要对产品晶圆上对应多晶硅栅极刻蚀工艺以及通孔刻蚀工艺进行分别设计监控图形，以得到多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形以及通孔刻蚀工艺监控图形，在后续制造产品晶圆的掩膜版时，将多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形以及通孔刻蚀工艺监控图形导入到产品晶圆的掩膜版中。具体的，在进行多晶硅栅极刻蚀工艺的监控图形的设计时，考虑到多晶硅栅极刻蚀工艺的设计规则，以获得多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形；在进行通孔刻蚀工艺的监控图形的设计时，考虑到通孔刻蚀工艺的设计规则，以获得多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形。如此，实现对每一待监控的半导体工艺的监控图形的设计。

在根据本发明的方法中，将包括产品晶圆上对应所述待监控的半导体工艺的关键图形包括在监控图形中，能够全面反映待监控的半导体工艺的所关注的所有图形的形貌结构和数据。

继续参看图1，执行步骤S3：制作所述产品晶圆的掩膜版，其中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域。

由于半导体器件的制造过程往往涉及多次光刻工艺、多次刻蚀工艺、多次离子注入工艺和多次化学/物理气相沉积工艺等，其必然涉及多道掩膜版的制作。为了实现对产品晶圆上的多个关键图形的监控，形成每一个关键图形的同时形成相应的监控图形，通过对监控图形的监控实现对形成这一关键图形的半导体工艺的监控。为此，需要对应于形成每一个关键图形的掩膜版进行重新设计以使其包含监控图形。在本发明中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域，通过对切割道区域的监控图形进行形貌观测，使产品晶圆上相应的关键图形得到监控，进而使关键图形对应的半导体工艺得到监控，实现了产品晶圆关键图形的全部半导体工艺的监控。

在根据本发明的一个示例中，关键图形包括多晶硅栅极和通孔。在本步骤中，在进行多晶硅栅极的掩膜版的制作中，将多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形导入到制备多晶硅栅极光刻掩膜的掩膜版中；在进行通孔的掩膜版的制作中，将通孔刻蚀工艺监控图形导入到制备接触孔光刻掩膜的掩膜版中。如此，实现对每一待监控工艺的监控。

参看图2示出了根据本发明的一个实施例的半导体晶圆上管芯和切割道分布的示意图。半导体晶圆上分布有管芯100，在管芯100之间设置为切割道，其中，切割道包括沿着X方向延伸的切割道1011和沿着Y方向延伸的切割道1012。

在制作产品晶圆的掩膜版时，将监控图形导入产品晶圆的掩膜版上的切割道区域，在后续失效分析过程中通过制作切割道区域的监控图形的失效分析试样，就可以实现对待监控工艺的监控，在根据本发明的方法中，将包括产品晶圆上对应所述待监控的半导体工艺的所有图形均包括在监控图形中，以布置在切割道区域，能够全面反映待监控工艺的所关注的所有图形的形貌结构和数据，有效避免了后续工艺中由于刻蚀等造成的图形结构不缺面和图形缺失。同时，由于监控图形可以导入不同的产品晶圆的掩膜版的切割道区域，根据本发明可以实现对不同的产品晶圆上的相同半导体工艺进行统一监控，避免测试数受产品晶圆的不断更换所带来的困扰，使测试数据规范一直、延续性强，达到长期监控工艺波动的目的。

失效分析过程中，往往需要对半导体晶圆进行切割裂片或研磨后露出晶圆上图形的截面形貌，再进行扫描电子显微镜分析观察。其中，切割或研磨步骤获得图形的截面形貌是关键步骤，因为切割方向不对或者图形较为稀疏，往往得不到较佳的截面形貌，而影响后续扫描电子显微镜的观测效果或者分析效率。为了简化后续失效分析中样品的制造过程，在监控图形的设计过程中对其进行优化设计。

示例性的，所述监控图形包括多种并列设置的条状图形。以使失效分析过程中，分析技术人员只需要切割一各方向，就能得到所有的条状图形的形貌。示例性的，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条等。

示例性的，所述监控图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直。如图3所述，在芯片100之间的切割道1011沿着X方向延伸，条状图形包括有源区1021、多晶硅栅极1022、条状金属层1023均沿着Y方向延伸。这样的设置形式下，使得失效分析过程中，分析技术人员只需沿着X方向切割，就能同时得到有源区1021、多晶硅栅极1022、条状金属层1023的形貌结构，也即分析技术人员只需切割一个方向，就能得到所有的条形的形貌结构，大大减少失效分析技术人员的分析时间，提高分析效率。

示例性的，所述监控图形包括接触孔、通孔等孔状图形，所述孔状图形并列设置多列。所述孔状图形包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的多列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的多列。对半导体制造工艺过程中的接触孔、通孔等孔形貌结构的监控，往往涉及孔的轴向垂直截面的监控，以监控孔的直径、侧壁倾斜角度和粗糙度。在失效分析获得通孔图形的过程中，先通过裂片获得接近通孔截面的图形，再通过研磨获得轴向垂直截面的图形，由于通孔尺寸小，往往难以获得标准的轴向垂直截面。将接触孔、通孔等孔形貌结构设置为并列设置的至少两列，使接触孔、通孔等孔形貌结构在一个方向上重复设置，使得在失效分析过程中，在切割裂片后，通过沿着接触孔、通孔等孔形貌结构排列的方向研磨制备通孔图形，一旦一排未磨到，可以继续往下磨，从而不用因为裂片不准确或者研磨超过轴向垂直截面而需要另外制样，明显减少工作量。

进一步，示例性的，所述接触孔、通孔等孔形貌结构包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列。如图4所示，在管芯100之间的沿X方向的切割道1011上设置沿着X方向设置的多列通孔1031和沿着Y方向设置的多列通孔1031。这样可以同时得到两个方向所需要的通孔截面结构示意图，进一步减少分析工作的工作量。

在根据本发明的一个示例中，半导体工艺的设计规则包括套刻规则，所述套刻规则包括有源区上设置通孔、接触孔、多晶硅栅极上设置通孔。在设计监控图形的过程中充分考虑半导体工艺的应用设计规则，将包括套刻规则的边界条件都考虑进去，使每层图形对位的需求都可以在图形中体现出来，从而使隔层图形同时得到监控，例如，有源区和有源区接触孔同时得到监控，多晶硅栅极和多晶硅栅极上接触孔同时得到监控等。如图4所示，根据设计规则设计的监控图形包括在多晶硅栅极1022上设置通孔1031，使得多晶硅栅极和多晶硅栅极上的通孔同时得到监控，有效减少了制样时间，提高了失效分析效率。

以上，是对根据本发明的对半导体制造中的晶圆进行监控的方法的示例性介绍，需要理解的是，上述方法步骤中仅仅介绍了对监控图形的步骤，本领域技术人员应当理解，根据本发明的半导体晶圆失效分析方法还包括通过在产品晶圆的掩膜版图形中布置监控图形后，根据产品晶圆的掩膜版进行产品晶圆的制造和失效分析等步骤，具体的，根据产品晶圆的掩膜版进行产品晶圆的制造的步骤包括光刻、刻蚀、离子注入、化学/物理气相沉积等工艺，失效分析步骤包括切割晶圆的切割道获得监控图形的横截面，研磨以及扫描电子显微镜分析等。其中，在实际生产过程中，往往在生产线上进行持续性流片下的产品晶圆的生产，在流片形式下，取其中一片或几片生产好的产品晶圆进行失效分析，通过对一片或几片产品晶圆进行分析，使生产线上全部产品晶圆的工艺稳定性得到监测。上述步骤是本领域技术人员所熟知的步骤，在此不再赘述。

本发明还提供了一种掩膜版，包括：

产品晶圆的设计图形和位于切割道区域的监控图形，其中，所述监控图形根据待监控的半导体工艺的设计规则进行设计，所述监控图形包括所述设计图形中对应于所述半导体工艺的关键图形。

对应于每一半导体工艺，在其掩膜版的设计过程中，在切割道区域设置监控图形，使后续制造的产品晶圆中同时得到对应于待监控的半导体工艺的各种不同的结构，从而减少后续分析工作中的工作量，提升分析效率。

示例性的，半导体工艺包括光刻工艺、刻蚀工艺、离子注入工艺、化学/物理气相沉积工艺等，在一个半导体晶圆的全制造流程中通常包括多次光刻工艺、多次刻蚀工艺、多次离子注入工艺和多次化学/物理气相沉积工艺等，而在上述工艺的每次实施过程中往往具有要求，通常对每次实施的关键图形进行监控以获得工艺实施的效果。

半导体晶圆的设计图形往往根据要实施的半导体工艺进行设计。半导体工艺的设计规则是集成电路设计与制造的桥梁，其向电路设计及版图设计工程师精确说明工艺线的加工能力。设计规则以掩膜版各层几何图形的宽度、间距及重叠量等最小容许值的形式出现。

设计规则本身并不代表光刻、化学腐蚀、对准容差的极限尺寸，它所代表的是容差的要求。考虑器件在正常工作的条件下，根据实际工艺水平(包括光刻特性、刻蚀能力、对准容差等)和成品率要求，给出一组同一工艺层及不同工艺层之间集合尺寸的极限，主要包括线宽、间距、覆盖、露头、凹口、面积等规则，分别给出他们的最小值，以防止掩膜图形的断裂、连接和一些不良物理效应的出现。

示例性的，所述待监控的工艺包括制造产品晶圆上的所有关键工艺，通过对制造产品晶圆时的所有关键工艺进行监控，实现了对产品晶圆制造的全流程监控。

根据本发明的一个示例，待监控的半导体工艺为刻蚀工艺。在半导体器件的制造过程中，往往刻蚀工艺是需要监控的关键工艺，通过刻蚀后形成的器件结构的尺寸，形貌对后续半导体器件结构的制造有着重要影响，例如，刻蚀工艺形成通孔的过程中，通孔的形貌、粗糙度、角度都对后续物理气相沉积形成金属层有着重要的影响。为了对刻蚀工艺进行监控，首先获取刻蚀工艺的设计规则，具体的获取通孔刻蚀工艺的设计规则，以待后续进行监控图形(通孔)的设计。

在根据本发明的一个示例中，待监控的半导体工艺包括多晶硅栅极刻蚀工艺以及通孔刻蚀工艺，设计监控图形的过程中，需要对产品晶圆上对应多晶硅栅极刻蚀工艺以及通孔刻蚀工艺进行分别设计监控图形，以得到多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形以及通孔刻蚀工艺监控图形，在后续制造产品晶圆的掩膜版时，将多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形以及通孔刻蚀工艺监控图形导入到产品晶圆的掩膜版中。具体的，在进行多晶硅栅极刻蚀工艺的监控图形的设计时，考虑到多晶硅栅极刻蚀工艺的设计规则，以获得多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形；在进行通孔刻蚀工艺的监控图形的设计时，考虑到通孔刻蚀工艺的设计规则，以获得多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形。如此，实现对每一待监控的半导体工艺的监控图形的设计。

将所述监控图形设置在掩膜版的切割道区域，通过对切割道区域的监控图形进行形貌观测，使产品晶圆上相应的关键图形得到监控，进而使关键图形对应的半导体工艺得到监控，实现了产品晶圆关键图形的全部半导体工艺的监控。

示例性的，所述监控图形包括条状图形和/或孔状图形。

在根据本发明的一个示例中，关键图形包括多晶硅栅极和通孔。在本步骤中，在进行多晶硅栅极的掩膜版的制作中，将多晶硅栅极刻蚀工艺监控图形导入到制备多晶硅栅极光刻掩膜的掩膜版中；在进行通孔的掩膜版的制作中，将通孔刻蚀工艺监控图形导入到制备接触孔光刻掩膜的掩膜版中。如此，实现对每一待监控工艺的监控。

示例性的，所述条状图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直。参看图2示出了根据本发明的一个实施例的半导体晶圆上管芯和切割道分布的示意图。半导体晶圆上分布有管芯100，在管芯100之间设置为切割道，其中，切割道包括沿着X方向延伸的切割道1011和沿着Y方向延伸的切割道1012。

在制作产品晶圆的掩膜版时，将监控图形导入产品晶圆的掩膜版上的切割道区域，在后续失效分析过程中通过制作切割道区域的监控图形的失效分析试样，就可以实现对待监控工艺的监控，在根据本发明的方法中，将包括产品晶圆上对应所述待监控的半导体工艺的所有图形均包括在监控图形中，以布置在切割道区域，能够全面反映待监控工艺的所关注的所有图形的形貌结构和数据，有效避免了后续工艺中由于刻蚀等造成的图形结构不缺面和图形缺失。同时，由于监控图形可以导入不同的产品晶圆的掩膜版的切割道区域，根据本发明可以实现对不同的产品晶圆上的相同半导体工艺进行统一监控，避免测试数受产品晶圆的不断更换所带来的困扰，使测试数据规范一直、延续性强，达到长期监控工艺波动的目的。

失效分析过程中，往往需要对半导体晶圆进行切割裂片或研磨后露出晶圆上图形的截面形貌，再进行扫描电子显微镜分析观察。其中，切割或研磨步骤获得图形的截面形貌是关键步骤，因为切割方向不对或者图形较为稀疏，往往得不到较佳的截面形貌，而影响后续扫描电子显微镜的观测效果或者分析效率。为了简化后续失效分析中样品的制造过程，在监控图形的设计过程中对其进行优化设计。

示例性的，所述监控图形包括多种并列设置的条状图形。以使失效分析过程中，分析技术人员只需要切割一各方向，就能得到所有的条状图形的形貌。示例性的，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条等。

示例性的，所述监控图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直。如图3所述，在芯片100之间的切割道1011沿着X方向延伸，条状图形包括有源区1021、多晶硅栅极1022、条状金属层1023均沿着Y方向延伸。这样的设置形式下，使得失效分析过程中，分析技术人员只需沿着X方向切割，就能同时得到有源区1021、多晶硅栅极1022、条状金属层1023的形貌结构，也即分析技术人员只需切割一个方向，就能得到所有的条形的形貌结构，大大减少失效分析技术人员的分析时间，提高分析效率。

示例性的，所述监控图形包括接触孔、通孔等孔状图形，所述孔状图形并列设置多列。所述孔状图形包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的多列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的多列。对半导体制造工艺过程中的接触孔、通孔等孔形貌结构的监控，往往涉及孔的轴向垂直截面的监控，以监控孔的直径、侧壁倾斜角度和粗糙度。在失效分析获得通孔图形的过程中，先通过裂片获得接近通孔截面的图形，再通过研磨获得轴向垂直截面的图形，由于通孔尺寸小，往往难以获得标准的轴向垂直截面。将接触孔、通孔等孔形貌结构设置为并列设置的至少两列，使接触孔、通孔等孔形貌结构在一个方向上重复设置，使得在失效分析过程中，在切割裂片后，通过沿着接触孔、通孔等孔形貌结构排列的方向研磨制备通孔图形，一旦一排未磨到，可以继续往下磨，从而不用因为裂片不准确或者研磨超过轴向垂直截面而需要另外制样，明显减少工作量。

进一步，示例性的，所述接触孔、通孔等孔形貌结构包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列。如图4所示，在管芯100之间的沿X方向的切割道1011上设置沿着X方向设置的多列通孔1031和沿着Y方向设置的多列通孔1031。这样可以同时得到两个方向所需要的通孔截面结构示意图，进一步减少分析工作的工作量。

在根据本发明的一个示例中，半导体工艺的设计规则包括套刻规则，所述套刻规则包括有源区上设置通孔、接触孔、多晶硅栅极上设置通孔。在设计监控图形的过程中充分考虑半导体工艺的应用设计规则，将包括套刻规则的边界条件都考虑进去，使每层图形对位的需求都可以在图形中体现出来，从而使隔层图形同时得到监控，例如，有源区和有源区接触孔同时得到监控，多晶硅栅极和多晶硅栅极上接触孔同时得到监控等。如图4所示，根据设计规则设计的监控图形包括在多晶硅栅极1022上设置通孔1031，使得多晶硅栅极和多晶硅栅极上的通孔同时得到监控，有效减少了制样时间，提高了失效分析效率。在其他实施例中，监控图形集中放置在同一切割道中，布局时将同类图形排布在一起，即监控图形同时包括条状图形和孔状图形，同一切割道中，条状图形、孔状图形依次按类排布，制样时可同时得到各种不同的结构，工作量降低，分析效率高。

值得一提的是，本实施例中的产品晶圆可以包括多种产品晶圆，对于不同的产品晶圆可以设置相同的监控图形，从而在掩膜版的制作过程中，对于不同的产品晶圆通过将同样的监控图形直接导入掩膜版的设计图形之间，使掩膜版的图形很容易实现，便于半导体制造过程中掩膜版的设计和制造，从而简化半导体晶圆的制造过程，提升生产效率。

综上所述，根据本发明的对半导体制造中的晶圆进行监控方法和掩膜版，通过根据监控工艺的设计规则，设计一套能全面反映该工艺的整体形貌的监控图形，并将监控图形导入到产品晶圆的掩膜版的切割道区域，使后续制造的产品晶圆中同时得到各种不同的结构，工作量低、分析效率高；针对同一种工艺，在不同产品上实现监控图形的整体形貌的监控，不会因为改变监控的具体产品而导致监控图形发生改变，避免监控产品更改所带来的影响，数据规范统一，实现工艺长期监控的目的，可及时发现工艺线的波动。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种对半导体制造中的晶圆进行监控的方法，其特征在于，包括：

获取待监控的半导体工艺及其设计规则；

根据所述设计规则设计监控图形，所述监控图形包括产品晶圆上对应于所述半导体工艺的关键图形；

制作所述产品晶圆的掩膜版，其中，在制作所述掩膜版的过程中将所述监控图形导入所述产品晶圆的所述掩膜版的切割道区域；

制造所述产品晶圆并进行所述产品晶圆的失效分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监控图形包括条状图形和/或孔状图形。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述条状图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条中的至少一种；所述孔状图形包括并列设置的至少两列孔状图形，所述孔状图形包括接触孔、通孔中的至少一种。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计规则包括套刻规则。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述套刻规则包括有源区引出孔、多晶硅栅极引出孔、金属引出孔中的至少一种。

6.一种掩膜版，其特征在于，包括：

产品晶圆的设计图形和位于切割道区域的监控图形，其中，所述监控图形根据待监控的半导体工艺的设计规则进行设计，所述监控图形包括所述设计图形中对应于所述半导体工艺的关键图形。

7.如权利要求6所述的掩膜版，其特征在于，所述监控图形包括条状图形和/或孔状图形。

8.如权利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述条状图形的延伸方向与所述切割道的延伸方向垂直。

9.如权利要求7所述的掩膜版，其特征在于，所述孔状图形包括沿着所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列和沿着垂直于所述切割道的延伸方向并列设置的至少两列。

10.如权利要求7或9所述的掩膜版，其特征在于，所述条状图形包括有源区、多晶硅栅极、金属条中的至少一种，所述孔状图形包括接触孔、通孔中的至少一种。

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