專利名稱：柵極刻蝕方法、柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種4冊(cè)極刻蝕方法、 柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有工藝中形成柵極的步驟包括在半導(dǎo)體襯底上定義有源區(qū)；在 所述有源區(qū)之間形成淺溝槽隔離區(qū)；沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及 淺溝槽隔離區(qū)；刻蝕柵層，以形成柵極。其中，所述形成淺溝槽隔離區(qū) 的步驟包括在已定義有源區(qū)的半導(dǎo)體襯底上沉積第一氧化層和氮化層； 刻蝕所述第一氧化層、氮化層和部分半導(dǎo)體襯底，以在所述有源區(qū)之間 形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)沉積第二氧化層，所述第二氧化層覆蓋氮 化層；平整化所述第二氧化層，以暴露覆蓋所述有源區(qū)的氮化層；去除 氮化層。
通常，在刻蝕柵層以形成柵極時(shí)，以位于柵層下方的氧化層作為刻 蝕終止層，并利用光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)(IEP)或光發(fā)射譜(0ES)確定柵 極刻蝕終點(diǎn)。然而，實(shí)際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，IEP或OES檢測(cè)結(jié)果顯示柵極刻蝕完 成時(shí)，在柵-極根部常存有柵層材料殘余(footing )或凹陷(notching )， 即柵極結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。而柵極作為MOS器件的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)的 變化將直接影響MOS器件內(nèi)導(dǎo)電溝道的形貌變化，繼而在柵極上施加電壓 后，由所述柵極結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致的器件導(dǎo)電溝道的形貌變化對(duì)器件的性 能將產(chǎn)生重大影響。
所述柵極結(jié)構(gòu)的變化可被認(rèn)為是刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判造成的，而所述 刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判可被認(rèn)為是位于所述柵層下方的氧化層在所述有源區(qū) 和淺溝槽隔離區(qū)之間具有高度差造成的，即作為刻蝕終止層的氧化層在 所述有源區(qū)和淺溝槽隔離區(qū)之間具有高度差，而所述高度差的存在使刻 蝕終點(diǎn)的判定具有不確定性，繼而易形成柵極刻蝕不足或刻蝕過度，進(jìn)而改變了柵極結(jié)構(gòu)。由此，如何準(zhǔn)確確定棚-才及刻蝕終點(diǎn)成為本領(lǐng)域4支術(shù) 人員亟待解決的問題。
2006年8月2曰公開的申請(qǐng)?zhí)枮?200510002964.0"的中國(guó)專利申請(qǐng) 中提供了一種多晶硅柵極刻蝕終點(diǎn)的檢測(cè)方法，該方法包括獲得多晶 硅柵極刻蝕過程中靜電卡盤的偏壓補(bǔ)償功率變化信息；根據(jù)所述的偏壓 補(bǔ)償功率變化信息，確定多晶硅柵極刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)期；采集獲 取多晶硅柵極刻蝕腔中的特定波長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度變化信息；根據(jù)所述特定波 長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度變化信息，在所述刻蝕終點(diǎn)期內(nèi)確定多晶硅柵極刻蝕終點(diǎn)。
對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判的分析表明，所述刻蝕終點(diǎn) 檢測(cè)誤判可被認(rèn)為是位于所述柵層下方的氧化層在所述有源區(qū)和淺溝槽 隔離區(qū)之間具有高度差造成的。而利用上述對(duì)比文件中提供方法確定多 晶硅柵極刻蝕終點(diǎn)時(shí)，對(duì)檢測(cè)終點(diǎn)的判斷依賴于所述特定波長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度 變化信息，所述特定波長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度變化信息雖可通過IEP或OES獲得，但 是，在獲得所述特定波長(zhǎng)信號(hào)強(qiáng)度變化信息時(shí)，未考慮上述高度差的存 在，致使在所提供的方法中無法克服所述高度差對(duì)刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)的影響， 由此，應(yīng)用所述方法檢測(cè)刻蝕終點(diǎn)時(shí)，仍不可避免出現(xiàn)誤判，即仍可能 無法準(zhǔn)確地進(jìn)行刻蝕終點(diǎn);險(xiǎn)測(cè)，繼而無法準(zhǔn)確地進(jìn)行4冊(cè)#及刻蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種柵極刻蝕方法，可借助柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)而準(zhǔn)確 地刻蝕柵極，繼而減小柵極結(jié)構(gòu)的變化；本發(fā)明提供了一種柵極刻蝕終 點(diǎn)檢測(cè)方法，可準(zhǔn)確檢測(cè)柵極刻蝕終點(diǎn)；本發(fā)明提供了一種柵極刻蝕終 點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，利用所述系統(tǒng)可準(zhǔn)確檢測(cè)柵極刻蝕終點(diǎn)。
本發(fā)明提供的一種柵極刻蝕方法，包括 在半導(dǎo)體襯底上定義有源區(qū)； 在所述有源區(qū)之間形成淺溝槽隔離區(qū)； 確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及淺溝槽隔離區(qū)；
執(zhí)行所述柵層的第 一刻蝕過程，并由光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定所述刻蝕過
程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)；
利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；
執(zhí)行所述柵層的第二刻蝕過程，以形成柵極，所述第二刻蝕過程持 續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間。
可選地，所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)包括光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)或光發(fā)射i普終點(diǎn) 檢測(cè)；可選地，所述輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與經(jīng)歷所述第一刻蝕 過程后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；可選地，所述輔 助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。
本發(fā)明提供的一種柵極刻蝕終點(diǎn);險(xiǎn)測(cè)方法，對(duì)刻蝕4冊(cè)層以形成所述 柵極的過程進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)，所述柵層覆蓋半導(dǎo)體襯底有源區(qū)及位于所述 有源區(qū)之間的淺溝槽隔離區(qū)；該方法包括
確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)，以完成所述 柵層的第一刻蝕過程；
利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；
所述柵層刻蝕過程在進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間，以 完成所述柵層的第二刻蝕過程并確定刻蝕終點(diǎn)。
檢測(cè)；可選地，所述輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后 繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；可選地，所述輔助刻蝕 時(shí)間利用所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。
本發(fā)明提供的一種柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)量單元、計(jì)算 單元、光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元及時(shí)間控制單元；
所述測(cè)量單元用以確定器件內(nèi)有源區(qū)與淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差，并將所述高度差發(fā)送至計(jì)算單元；
所述計(jì)算單元用以接收所述測(cè)量單元發(fā)送的所述高度差，并利用所 述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，并將所述輔助刻蝕時(shí)間作為時(shí)間控制信息
發(fā)送至?xí)r間控制單元；
所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元用以提供光學(xué)檢測(cè)信息及根據(jù)所述光學(xué)檢測(cè) 信息確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)，并將所述光學(xué)檢測(cè)信息發(fā)送至 時(shí)間控制單元；
所述時(shí)間控制單元用以接收所述計(jì)算單元發(fā)送的時(shí)間控制信息及所 述光學(xué)終點(diǎn)^r測(cè)單元發(fā)送的光學(xué)4全測(cè)信息，以控制所述一冊(cè)層刻蝕過程進(jìn) 入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)的輔助刻蝕時(shí)間，確定刻蝕終點(diǎn)。
可選地，所述測(cè)量單元包括光學(xué)臨界尺寸測(cè)量單元、原子力顯^f敞鏡 或掃描電子顯微鏡及數(shù)據(jù)處理器；可選地，所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元包括 光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)單元或光發(fā)射譜終點(diǎn)檢測(cè)單元及數(shù)據(jù)處理器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的柵極刻蝕方法中，利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)與時(shí)間控制相結(jié) 合的方法確定刻蝕終點(diǎn)，即利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定所述柵層刻蝕過程已 進(jìn)行至有源區(qū)及/或淺溝槽隔離區(qū)表面，換言之，利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定 第一刻蝕終點(diǎn)，繼而通過時(shí)間控制確定經(jīng)歷所述第一刻蝕過程后繼續(xù)的 柵極刻蝕過程的刻蝕終點(diǎn)，即通過時(shí)間控制確定第二刻蝕終點(diǎn)，可減小 所述高度差造成的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判，進(jìn)而減小柵^l結(jié)構(gòu)的變化，如改 善柵極根部缺陷等；
本發(fā)明提供的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法中，通過測(cè)量所述有源區(qū)和淺 溝槽隔離區(qū)之間的高度差，并利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，可獲 取準(zhǔn)確的第二刻蝕過程持續(xù)時(shí)間，進(jìn)而準(zhǔn)確地確定第二刻蝕終點(diǎn)，即可 準(zhǔn)確#全測(cè)柵極刻蝕終點(diǎn)。


圖1為說明本發(fā)明實(shí)施例的柵極刻蝕方法流程示意圖2為說明本發(fā)明實(shí)施例的有源區(qū)與淺溝槽隔離區(qū)之間高度差的結(jié) 構(gòu)示意圖3為說明本發(fā)明實(shí)施例的初H及刻蝕終點(diǎn)沖企測(cè)方法流程示意圖； 圖4為說明本發(fā)明實(shí)施例的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
盡管下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā) 明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在所述描述的本發(fā) 明而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因所述，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì) 于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì) 描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混 亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí) 現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí) 施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和
規(guī)工作。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下列 說明和權(quán)利要求書本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均 釆用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助 說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
應(yīng)用本發(fā)明提供的方法刻蝕柵極的步驟包括在半導(dǎo)體襯底上定義 有源區(qū)；在所述有源區(qū)之間形成淺溝槽隔離區(qū)；確定所述有源區(qū)與所述 淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及淺溝槽 隔離區(qū)；執(zhí)行所述柵層的第一刻蝕過程，并由光學(xué)終點(diǎn);險(xiǎn)測(cè)確定所述刻 蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)；利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；執(zhí)行所迷柵層的第二刻蝕過程，并持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間，以形成柵極。
圖1為說明本發(fā)明實(shí)施例的4冊(cè)^l刻蝕方法流程示意圖，應(yīng)用本發(fā)明 提供的方法刻蝕柵極的具體步驟包括
步驟101:在半導(dǎo)體襯底上定義有源區(qū)，并在所述有源區(qū)之間形成 淺溝槽隔離區(qū)后，確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差。
所述形成淺溝槽隔離區(qū)的步驟包括在已定義有源區(qū)的半導(dǎo)體襯底 上沉積第一氧化層和氮化層；刻蝕所述第一氧化層、氮化層和部分半導(dǎo) 體襯底，以在所述有源區(qū)之間形成淺溝槽；在所述淺溝槽內(nèi)沉積第二氧 化層，所述第二氧化層覆蓋氮化層；平整化所述第二氧化層，以暴露覆 蓋所述有源區(qū)的氮化層；去除氮化層。
圖2為說明本發(fā)明實(shí)施例的有源區(qū)與淺溝槽隔離區(qū)之間高度差的結(jié) 構(gòu)示意圖，如圖2所示，在所述半導(dǎo)體襯底10中，所述有源區(qū)30和淺 溝槽隔離區(qū)50之間具有高度差20,即作為刻蝕終止層的氧化層在所述 有源區(qū)30和淺溝槽隔離區(qū)50之間具有高度差20,所述高度差20的存 在將使以所述氧化層作為刻蝕終止層的柵極40刻蝕終點(diǎn)的判定具有不 確定性，繼而易形成柵極40刻蝕不足或刻蝕過度，進(jìn)而造成柵極結(jié)構(gòu) 的改變。由此，如何減小所述高度差20對(duì)柵極40刻蝕終點(diǎn)判定的影響 成為獲得具有良好形貌的柵極40的指導(dǎo)方向。
所述高度差20可利用光學(xué)臨界尺寸測(cè)量單元(Optic Critical Dimension, OCD)或其它顯微單元，如原子力顯微鏡(AFM)、掃描電子 顯微鏡(SEM)等獲得。具體的測(cè)量方法可應(yīng)用任何現(xiàn)行的方法，在此 不再贅述。
需說明的是，圖2中僅示出所述有源區(qū)30表面高出所述淺溝槽隔 離區(qū)50表面的實(shí)施方式，然而，對(duì)于所述淺溝槽隔離區(qū)50表面高出所 述有源區(qū)30表面的實(shí)施方式，仍適用本發(fā)明提供的方法與系統(tǒng)。
步驟102:沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及淺溝槽隔離區(qū)。所述柵層優(yōu)選地由多晶硅(poly )或由多晶硅與金屬硅化物等材料
層疊而成。所述柵層用以通過刻蝕過程形成4冊(cè)極。
步驟103:執(zhí)行所述柵層的第一刻蝕過程，并由光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定 所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)。
所述第一刻蝕過程意指進(jìn)行至有源區(qū)及/或淺溝槽隔離區(qū)表面氧化 層時(shí)經(jīng)歷的柵極刻蝕過程，利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)可確定所述4冊(cè)極刻蝕過程 已進(jìn)行至有源區(qū)及/或淺溝槽隔離區(qū)氧化層表面；所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)包 括光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)(IEP)或光發(fā)射鐠終點(diǎn)檢測(cè)(0ES)。
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定所述柵極刻蝕過程已進(jìn)行至有源區(qū)及/或淺 溝槽隔離區(qū)氧化層表面時(shí)，確定所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)。
步驟104:利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間。
所述輔助刻蝕時(shí)間意指經(jīng)歷所述第 一刻蝕過程后繼續(xù)柵層刻蝕過 程的持續(xù)時(shí)間。所述輔助刻蝕時(shí)間可利用所述高度差與經(jīng)歷所述第 一刻 蝕過程后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；所述輔助刻蝕 時(shí)間還可利用所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng) 由生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，所述統(tǒng)計(jì)凄t據(jù)包含對(duì)應(yīng)不同產(chǎn)品的所述高度差與經(jīng) 歷所述第 一刻蝕過程后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
通過測(cè)量所述高度差，并利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，可獲 取準(zhǔn)確的第二刻蝕過程持續(xù)時(shí)間，進(jìn)而準(zhǔn)確地確定第二刻蝕終點(diǎn)，即可 準(zhǔn)確檢測(cè)柵極刻蝕終點(diǎn)，以減小所述高度差造成的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判， 進(jìn)而減小柵極結(jié)構(gòu)的變化，如改善柵極根部缺陷等。
步驟105:執(zhí)行所述柵層的第二刻蝕過程，以形成柵極，所述第二 刻蝕過程持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間。
所述第二刻蝕過程意指經(jīng)歷所述第 一刻蝕過程后繼續(xù)的柵極刻蝕 過程。通過時(shí)間控制確定所述笫二刻蝕過程的刻蝕終點(diǎn)，即通過將所述 第二刻蝕過程持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間后，確定柵極刻蝕過程完成。所述柵極刻蝕過程完成后，形成4冊(cè)極。
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)與時(shí)間控制相結(jié)合的方法確定刻蝕終點(diǎn)，以完成 柵層刻蝕過程，即利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定刻蝕過程已進(jìn)行至氧化層，換 言之，利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定柵層第一刻蝕過程的完成情況，繼而通過 時(shí)間控制確定經(jīng)歷所述第 一刻蝕過程后繼續(xù)的柵極第二刻蝕過程的完 成情況，可減小所述高度差造成的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判。
本發(fā)明還提供了 一種柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法，對(duì)刻蝕柵層以形成所 述柵極的過程進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)，所述柵層覆蓋半導(dǎo)體襯底有源區(qū)及位于所 述有源區(qū)之間的淺溝槽隔離區(qū)。應(yīng)用本發(fā)明提供的方法進(jìn)行柵極刻蝕終
點(diǎn)檢測(cè)的步驟包括確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)，以完成所述柵層
的第一刻蝕過程；利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；將所述柵層刻蝕 過程在進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間，以完成所述柵層的第 二刻蝕過程并確定刻蝕終點(diǎn)。
圖3為說明本發(fā)明實(shí)施例的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法流程示意圖，如
括
步驟301:確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差。
所述高度差可利用光學(xué)臨界尺寸測(cè)量單元(Optic Critical Dimension, 0CD )或其它顯樣￡單元，如原子力顯樣t鏡(AFM )、掃描電子 顯樣么鏡(SEM)等獲得。具體的測(cè)量方法可應(yīng)用任何現(xiàn)行的方法，在此 不再贅述。
步驟302:利用光學(xué)終點(diǎn);險(xiǎn)測(cè)確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)， 以完成所述纟冊(cè)層的第 一刻蝕過程。
所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)包括光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)UEP)或光發(fā)射譜終點(diǎn) 檢測(cè)(0ES);利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)可確定所述柵極刻蝕過程已進(jìn)行至有源區(qū)及/或淺溝槽隔離區(qū)氧化層表面；確定所述對(duì)冊(cè)4 1刻蝕過程已進(jìn)行至有 源區(qū)及/或淺溝槽隔離區(qū)氧化層表面時(shí)，確定所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終 點(diǎn)區(qū)。所述第 一刻蝕過程意指進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)之前經(jīng)歷的柵極刻蝕過 程。
步驟303:利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間。
所述輔助刻蝕時(shí)間意指進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持 續(xù)時(shí)間。所述輔助刻蝕時(shí)間可利用所述高度差與進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù) 柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；所述輔助刻蝕時(shí)間還可利用 所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)由生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù) 獲得，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含對(duì)應(yīng)不同產(chǎn)品的所述高度差與經(jīng)歷所述第 一刻 蝕過程后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
通過測(cè)量所述高度差，并利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，可獲 取準(zhǔn)確的輔助刻蝕時(shí)間，即可準(zhǔn)確檢測(cè)柵極刻蝕終點(diǎn)。
步驟304:將所述柵層刻蝕過程在進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助 刻蝕時(shí)間，以完成所述柵層的第二刻蝕過程并確定刻蝕終點(diǎn)。
通過時(shí)間控制確定刻蝕終點(diǎn)，即通過將所述柵層刻蝕過程在進(jìn)入刻 蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間時(shí)，確定到達(dá)4冊(cè)極刻蝕終點(diǎn)。所述第 二刻蝕過程意指進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)的柵極刻蝕過程。
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)與時(shí)間控制相結(jié)合的方法確定刻蝕終點(diǎn)，即利用 光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定刻蝕過程已進(jìn)行至氧化層，換言之，利用光學(xué)終點(diǎn)檢 測(cè)確定第 一刻蝕終點(diǎn)，繼而通過時(shí)間控制確定經(jīng)歷所述第 一刻蝕過程后 繼續(xù)的棚-才及刻蝕過程的刻蝕終點(diǎn)，即通過時(shí)間控制確定第二刻蝕終點(diǎn)， 可減小所述高度差造成的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判。
圖4為說明本發(fā)明實(shí)施例的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如 圖4所示，本發(fā)明提供了一種柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量單元60、計(jì) 算單元70、光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元80及時(shí)間控制單元90;所述測(cè)量單元60用以確定器件內(nèi)有源區(qū)與淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差，并將所述高度差
發(fā)送至計(jì)算單元；所述計(jì)算單元70用以接收所述測(cè)量單元發(fā)送的所述高
度差，并利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，并將所述輔助刻蝕時(shí)間作
為時(shí)間控制信息發(fā)送至?xí)r間控制單元；所述光學(xué)終點(diǎn)沖全測(cè)單元80用以提 供光學(xué)檢測(cè)信息及根據(jù)所述光學(xué)檢測(cè)信息確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終 點(diǎn)區(qū)，并將所述光學(xué)檢測(cè)信息發(fā)送至?xí)r間控制單元；所述時(shí)間控制單元 90用以接收所述計(jì)算單元發(fā)送的時(shí)間控制信息及所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元 發(fā)送的光學(xué)檢測(cè)信息，以控制所述柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù) 的輔助刻蝕時(shí)間，確定刻蝕終點(diǎn)。
利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元80可確定所述柵極刻蝕過程已進(jìn)行至有源區(qū) 及/或淺溝槽隔離區(qū)氧化層表面；確定所述柵極刻蝕過程已進(jìn)行至有源區(qū) 及/或淺溝槽隔離區(qū)氧化層表面時(shí)，可確定所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn) 區(qū)。
所述輔助刻蝕時(shí)間意指進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù) 時(shí)間。所述輔助刻蝕時(shí)間可利用所述測(cè)量單元60獲得的所述高度差經(jīng)由 所述計(jì)算單元70獲得。具體地，可利用所述計(jì)算單元70調(diào)用進(jìn)入刻蝕 終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得；還可利用所述 計(jì)算單元70根據(jù)所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 經(jīng)由生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，所述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含對(duì)應(yīng)不同產(chǎn)品的所述高度差與 進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)柵層刻蝕過程的持續(xù)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
通過時(shí)間控制單元90確定刻蝕終點(diǎn)，即通過將所述柵層刻蝕過程在 進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間時(shí)，確定到達(dá)柵極刻蝕終點(diǎn)。 換言之，所述時(shí)間控制單元90接收所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元80發(fā)送的光 學(xué)檢測(cè)信息，并確定所述柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后，再根據(jù)所述 計(jì)算單元7G發(fā)送的時(shí)間控制信息控制所述柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū) 后持續(xù)的輔助刻蝕時(shí)間，以確定刻蝕終點(diǎn)。所述測(cè)量單元6 0包括光學(xué)臨界尺寸測(cè)量單元、原子力顯微鏡或掃描 電子顯微鏡及數(shù)據(jù)處理器；所述計(jì)算單元70包括根據(jù)所述高度差對(duì)統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用及數(shù)據(jù)處理以確定輔助刻蝕時(shí)間的數(shù)據(jù)處理器，或者，根 據(jù)所述高度差及選定的刻蝕速率以確定輔助刻蝕時(shí)間的數(shù)據(jù)處理器；所
單元及數(shù)據(jù)處理器；所述數(shù)據(jù)處理器用以在相應(yīng)單元內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息 的存儲(chǔ)，以及在上述各單元間進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息的發(fā)送與接收；所述數(shù)據(jù) 處理器中包含上述統(tǒng)計(jì)凝:據(jù)。
所述時(shí)間控制單元90包括刻蝕制程中可控制時(shí)間的任意進(jìn)程 (program)。所述進(jìn)程可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。
盡管通過在所述的實(shí)施例描述說明了本發(fā)明，和盡管已經(jīng)足夠詳細(xì) 地描述了實(shí)施例，申請(qǐng)人不希望以任何方式將權(quán)利要求書的范圍限制在 這種細(xì)節(jié)上。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說另外的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)是顯而易見的。 因所述，在較寬范圍的本發(fā)明不限于表示和描述的特定細(xì)節(jié)、表達(dá)的設(shè) 備和方法和說明性例子。因所述，可以偏離這些細(xì)節(jié)而不脫離申請(qǐng)人總 的發(fā)明概念的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種柵極刻蝕方法，包括在半導(dǎo)體襯底上定義有源區(qū)；在所述有源區(qū)之間形成淺溝槽隔離區(qū)；確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及淺溝槽隔離區(qū)；執(zhí)行所述柵層的第一刻蝕過程，并由光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)；利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；執(zhí)行所述柵層的第二刻蝕過程，以形成柵極，所述第二刻蝕過程持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵極刻蝕方法，其特征在于所述光學(xué) 終點(diǎn)檢測(cè)包括光學(xué)干涉終點(diǎn)檢測(cè)或光發(fā)射譜終點(diǎn)檢測(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柵極刻蝕方法，其特征在于所述 輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與經(jīng)歷所述第 一 刻蝕過程后繼續(xù)柵層刻 蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的柵極刻蝕方法，其特征在于所述 輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。
5. —種柵極刻蝕終點(diǎn)4全測(cè)方法，對(duì)刻蝕4冊(cè)層以形成所述柵極的過 程進(jìn)行終點(diǎn)檢測(cè)，所述柵層覆蓋半導(dǎo)體襯底有源區(qū)及位于所述有源區(qū)之 間的淺溝槽隔離區(qū)；該方法包括確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；利用光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)，以完成所述 柵層的第一刻蝕過程；利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；所述柵層刻蝕過程在進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間，以完成所述柵層的第二刻蝕過程并確定刻蝕終點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在于:
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的棚-極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在 于所述輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后繼續(xù)^"層刻 蝕過程的持續(xù)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法，其特征在 于所述輔助刻蝕時(shí)間利用所述高度差與選定的刻蝕速率計(jì)算獲得。
9. 一種柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)量單元、計(jì)算單元、光 學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元及時(shí)間控制單元；所述測(cè)量單元用以確定器件內(nèi)有源區(qū)與淺溝槽隔離區(qū)表面的高度 差，并將所述高度差發(fā)送至計(jì)算單元；所述計(jì)算單元用以接收所述測(cè)量單元發(fā)送的所述高度差，并利用所 述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間，并將所述輔助刻蝕時(shí)間作為時(shí)間控制信息 發(fā)送至?xí)r間控制單元；所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元用以提供光學(xué)檢測(cè)信息及根據(jù)所述光學(xué)檢 測(cè)信息確定柵層刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)，并將所述光學(xué)檢測(cè)信息發(fā)送 至?xí)r間控制單元；所述時(shí)間控制單元用以接收所述計(jì)算單元發(fā)送的時(shí)間控制信息及 所述光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)單元發(fā)送的光學(xué)檢測(cè)信息，以控制所述柵層刻蝕過程 進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)后持續(xù)的輔助刻蝕時(shí)間，確定刻蝕終點(diǎn)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于 所述測(cè)量單元包括光學(xué)臨界尺寸測(cè)量單元、原子力顯微4竟或掃描電子顯 樣i鏡及l(fā)t據(jù)處理器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或1G所述的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于點(diǎn)檢測(cè)單元及數(shù)據(jù)處理器，
全文摘要
一種柵極刻蝕方法，包括在半導(dǎo)體襯底上定義有源區(qū)；在所述有源區(qū)之間形成淺溝槽隔離區(qū)；確定所述有源區(qū)與所述淺溝槽隔離區(qū)表面的高度差；沉積柵層，所述柵層覆蓋有源區(qū)及淺溝槽隔離區(qū)；執(zhí)行所述柵層的第一刻蝕過程，并由光學(xué)終點(diǎn)檢測(cè)確定所述刻蝕過程進(jìn)入刻蝕終點(diǎn)區(qū)；利用所述高度差確定輔助刻蝕時(shí)間；執(zhí)行所述柵層的第二刻蝕過程，以形成柵極，所述第二刻蝕過程持續(xù)所述輔助刻蝕時(shí)間。本發(fā)明還提供了相應(yīng)的柵極刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)方法與系統(tǒng)，可減小所述高度差造成的刻蝕終點(diǎn)檢測(cè)誤判，進(jìn)而減小柵極結(jié)構(gòu)的變化。
文檔編號(hào)H01L21/306GK101330007SQ20071004215
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者乒 劉, 張海洋, 馬擎天 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司