專利名稱：一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)如今，功率金氧半器件(Power MOS Device)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于諸多電子領(lǐng)域。這類器件需要能夠承受較大的電壓、電流及功率負(fù)載，在實(shí)用性的要求下，溝槽MOS器件(Trench M0S)則成為了一種比較成熟的一種，能夠比較好的滿足需求。
現(xiàn)有工藝制造的溝槽MOS中對(duì)多晶娃進(jìn)行回刻(etchback)形成的凹陷(polyrecess)必須有著一定的范圍限制，過蝕刻或者蝕刻不夠都會(huì)由于多晶硅的高度(即凹陷的深度)不能滿足需要而影響器件的性能，具體的，當(dāng)過刻蝕時(shí)，即凹槽深度過深，會(huì)使得通道(channel)導(dǎo)通，進(jìn)而使得器件不能夠工作；當(dāng)刻蝕不夠，即凹槽深度淺或未形成凹槽，則會(huì)影響器件的閾值電壓Vt，進(jìn)而影響器件的性能。在現(xiàn)有的相關(guān)工藝中，除了米用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope, AFM),還沒有一種簡(jiǎn)單易行的方法在多晶硅回刻后直接測(cè)量凹陷的深度，或者對(duì)該深度的狀況有著粗略的了解。而在不需要獲得凹陷深度的詳細(xì)數(shù)據(jù)時(shí)，采用AFM則就顯得大材小用，同時(shí)也浪費(fèi)成本。也就是說，現(xiàn)有工藝中，就有可能面臨著在生產(chǎn)過程中既需要了解凹陷的情況，又不情愿使用AFM進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量這種尷尬的局面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法，以便簡(jiǎn)單易行的獲知回刻后的凹陷情況。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，包括圖像采集單元，用于采集待檢對(duì)象的圖像；及數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元包含一標(biāo)準(zhǔn)模板，所述數(shù)據(jù)處理單元接收由圖像采集單元采集的圖像并將所述圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板相比較；其中，所述標(biāo)準(zhǔn)模板包括第一區(qū)域及包圍所述第一區(qū)域的第二區(qū)域。可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述待檢對(duì)象為硅片，所述硅片上具有經(jīng)回刻形成凹陷的材料層?？蛇x的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述材料層為多晶硅?？蛇x的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述圖像采集單元包括顯微鏡。可選的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述標(biāo)準(zhǔn)模板的第一區(qū)域?yàn)榱庑??？蛇x的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述菱形的短對(duì)角線長(zhǎng)度為20ιιπΓ30ιιπι?？蛇x的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述菱形的短對(duì)角線長(zhǎng)度為24um?？蛇x的，對(duì)于所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，所述菱形的銳角小于等于30°。
本發(fā)明提供一種如上所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行回刻深度測(cè)量的方法，包括提供所述待檢對(duì)象到所述圖像采集單元上；所述圖像采集單元采集所述待檢對(duì)象的圖像；將所述圖像傳遞至數(shù)據(jù)處理單元，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較；由比較的結(jié)果判斷回刻深度?？蛇x的，對(duì)于所述的回刻深度的測(cè)量方法，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較的步驟包括所述數(shù)據(jù)處理單元將所述圖像在不同顏色的交界處描繪一閉合曲線；將描繪有閉合曲線的圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較。可選的，對(duì)于所述的回刻深度的測(cè)量方法，由比較的結(jié)果判斷回刻深度包括如下情況當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域基本重合時(shí)，則表明回刻深度正常；當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第一區(qū)域中時(shí)，則表明回刻深度不夠；當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第二區(qū)域中時(shí)，則表明回刻深度超范圍；當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域交叉時(shí)，則表明回刻步驟出現(xiàn)問題?？蛇x的，對(duì)于所述的回刻深度的測(cè)量方法，所述顯微鏡在50倍放大倍數(shù)下進(jìn)行圖像米集。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法中，設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)模板，接著對(duì)待檢對(duì)象進(jìn)行圖像采集，獲取實(shí)際情況下的圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，從而判斷出回刻后的深度狀況，該方法簡(jiǎn)便易行，有利于在早期發(fā)現(xiàn)缺陷，從而能夠大大的節(jié)省成本，并能夠較好的控制產(chǎn)出器件的良率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例在硅片上形成的大溝池的示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例在大溝池中填充多晶硅后沿ac方向的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例回刻多晶硅形成凹陷沿ac方向的剖面示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)模板的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的回刻深度的測(cè)量方法的流程圖；圖6A-圖6D為本發(fā)明實(shí)施例的采集的圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(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，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，包括圖像采集單元，所述圖像采集單元采集待檢對(duì)象的圖像，所述待檢對(duì)象為硅片，所述硅片上具有經(jīng)回刻形成凹陷的材料層，具體的，可以為溝槽MOS中的多晶硅回刻凹陷，即材料層為多晶硅層；優(yōu)選的，采集回刻形成的凹陷的圖像，所述圖像采集單元可以為顯微鏡；數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元可以為電腦，其包含一標(biāo)準(zhǔn)模板，所述數(shù)據(jù)處理單元接收由圖像采集單元采集的圖像并將所述圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板相比較，由比較的結(jié)果判斷所述凹陷的深度。請(qǐng)參考圖f圖3，其展現(xiàn)本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)模板的制作原理，正常工藝流程下，如圖I所示，在娃片上形成多個(gè)大溝池(big trench pool) 10,圖中僅示出一個(gè)大溝池,接著,進(jìn)行多晶娃沉積工藝，如圖2所不，在大溝池中沉積多晶娃22,所述多晶娃22覆蓋在具有大溝池的襯底21 (主要包括N型襯底及外延層)上，接著，對(duì)多晶硅進(jìn)行刻蝕，如圖3所示，僅保留大溝池邊緣處的部分多晶硅22’，其為坡狀結(jié)構(gòu)，形成凹陷23，那么，由于坡狀多晶硅22’的存在，a’c’之間和a a’、c c’之間將會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。請(qǐng)參考圖4，所述標(biāo)準(zhǔn)模板包括第一區(qū)域I及包圍所述第一區(qū)域I的第二區(qū)域2。由圖中可見，第一區(qū)域I為菱形A’ B’ C’ D’，第二區(qū)域2的外圍為菱形AB⑶，這是由于在正常情況下，回刻后的坡狀多晶硅會(huì)使得中間成為一小的(淡)藍(lán)色菱形區(qū)域，同時(shí)其外圍具有包圍淡藍(lán)色區(qū)域的呈紅色的區(qū)域，所述(淡)藍(lán)色區(qū)域和紅色區(qū)域的交界處實(shí)際具有一個(gè)顏 色漸變區(qū)，這是由于坡狀多晶硅的厚度不同所致，考慮到該區(qū)域的實(shí)際寬度及在本發(fā)明中不需精確判斷凹槽深淺，可以將菱形A’ B’ C’ D’設(shè)計(jì)在該顏色漸變區(qū)靠近(淡)藍(lán)色菱形區(qū)域處，而不必也將該區(qū)域展現(xiàn)出來，優(yōu)選的，可以使得菱形A’B’C’D’對(duì)角線A’C’與圖3中的a’c’長(zhǎng)度一致。所述菱形AB⑶的短對(duì)角線BD的長(zhǎng)度可以為30unT50um，優(yōu)選為40um，其銳角A為小于等于30°。所述菱形A’B’C’D’的短對(duì)角線B’D’的長(zhǎng)度可以為20ιιπΓ30ιιπι，優(yōu)選為24um，其銳角A’為小于等于30°顯然，上述數(shù)據(jù)的選擇可以在本發(fā)明的基礎(chǔ)上針對(duì)不同的產(chǎn)品進(jìn)行靈活的變動(dòng)，以達(dá)到最佳的效果。在其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體檢測(cè)模塊，還可以在所述菱形ABCD的長(zhǎng)對(duì)角線AC上設(shè)計(jì)有刻度，刻度值大小可以按照標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度尺寸設(shè)計(jì)，也可以按照一定的比例均勻劃分，則不同刻度處對(duì)應(yīng)不同的顏色，這在實(shí)際測(cè)量中將會(huì)較為精細(xì)的比較出凹陷的實(shí)際情況。請(qǐng)參考圖5，本發(fā)明提供一種回刻深度的測(cè)量方法，包括如下步驟S20，使用所述圖像采集單元采集所述待檢對(duì)象的圖像；S21，將所述圖像傳遞至數(shù)據(jù)處理單元，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較；S22，由比較的結(jié)果判斷回刻深度。其中，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較的步驟包括所述數(shù)據(jù)處理單元將所述圖像在不同顏色的交界處描繪一閉合曲線；將描繪有閉合曲線的圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較。具體的，針對(duì)多晶硅凹陷而言，可以在紅色和(淡)藍(lán)色的交界處描繪閉合曲線，對(duì)于其他材料層的回刻，則可不限于紅色和(淡)藍(lán)色的交界，這將由具體的材料和所需回刻深度決定。本方法也可以直接利用AEI (After Etch Inspection)設(shè)備,采用50倍率放大倍數(shù)進(jìn)行觀察和圖像采集。并在操作臺(tái)中，進(jìn)行比較，該操作難度較低，一般技術(shù)人員就可完成。將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，會(huì)出現(xiàn)包括如下幾種情況a.所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域基本重合；b.所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第一區(qū)域中；c.所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第二區(qū)域中；
d.所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域交叉。其中，情況a判斷為合格，情況b、C、d則可粗略判斷為不合格，具體的對(duì)于所述的情況a，其表現(xiàn)為圖6A，由圖中可見，閉合曲線3與構(gòu)成第一區(qū)域I的菱形A’B’C’D’基本重合在一起，圖6A只是示意性的描繪出該情況，只要閉合曲線3內(nèi)部區(qū)域與第一區(qū)域較為均勻的重合在一起，就應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是這種情況，這表明多晶硅回刻深度正常，有著較佳的坡狀結(jié)構(gòu)，在此情況下繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)工藝，則能夠形成高性能的器件。對(duì)于所述的情況b，其表現(xiàn)為圖6B，由圖中可見，閉合曲線3位于構(gòu)成第一區(qū)域I的菱形A’B’C’D'內(nèi)部，這表明多晶硅回刻深度不夠，通常，閉合曲線3內(nèi)部區(qū)域面積越小，則表明回刻深度越淺，即多晶硅的坡度越平滑。對(duì)于所述的情況C，其表現(xiàn)為圖6C，由圖中可見，閉合曲線3位于構(gòu)成第一區(qū)域I 的菱形A’B’C’D’外，即在第二區(qū)域2中，這表明多晶硅回刻深度超范圍，通常，閉合曲線3的內(nèi)部區(qū)域面積越大，則表明回刻深度越深，即多晶硅的坡度越陡峭。上述的情況b和C，需要結(jié)合實(shí)際結(jié)果和該產(chǎn)品的要求進(jìn)行決定需要如何處理相應(yīng)的產(chǎn)品。對(duì)于所述的情況d，其表現(xiàn)為圖6D，由圖中可見，閉合曲線3與構(gòu)成第一區(qū)域I的菱形A’B’C’D’相交，且是不規(guī)則的，這表明回刻異常，可能為回刻和/或之前工藝步驟出現(xiàn)問題，則需要檢查比如設(shè)備狀況，前層是否有不良因素影響等。這也能夠利于及早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中某一段或幾段可能出現(xiàn)的問題，從而便于優(yōu)化生產(chǎn)工藝。本發(fā)明提供的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法中，設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)模板，接著對(duì)待檢對(duì)象進(jìn)行圖像采集，獲取實(shí)際情況下的圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，從而判斷出回刻后的深度狀況，該方法簡(jiǎn)便易行，有利于在早期發(fā)現(xiàn)缺陷，從而能夠大大的節(jié)省成本，并能夠較好的控制產(chǎn)出器件的良率。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括 圖像采集單元，用于采集待檢對(duì)象的圖像 '及 數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元包含一標(biāo)準(zhǔn)模板，所述數(shù)據(jù)處理單元接收由圖像采集單元采集的圖像并將所述圖像與標(biāo)準(zhǔn)模板相比較； 其中，所述標(biāo)準(zhǔn)模板包括第一區(qū)域及包圍所述第一區(qū)域的第二區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述待檢對(duì)象為硅片，所述硅片上具有經(jīng)回刻形成凹陷的材料層。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述材料層為多晶硅。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元包括顯微鏡。
5.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)模板的第一區(qū)域?yàn)榱庑巍?br> 6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述菱形的短對(duì)角線長(zhǎng)度為20um 30umo
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述菱形的短對(duì)角線長(zhǎng)度為24um。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述菱形的銳角小于等于30°。
9.一種如權(quán)利要求Γ8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行回刻深度測(cè)量的方法，其特征在于，包括 提供所述待檢對(duì)象到所述圖像采集單元上； 所述圖像采集單元采集所述待檢對(duì)象的圖像； 將所述圖像傳遞至數(shù)據(jù)處理單元，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較； 由比較的結(jié)果判斷回刻深度。
10.如權(quán)利要求9所述的回刻深度的測(cè)量方法，其特征在于，將所述圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較的步驟包括 所述數(shù)據(jù)處理單元將所述圖像在不同顏色的交界處描繪一閉合曲線； 將描繪有閉合曲線的圖像與所述標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較。
11.如權(quán)利要求10所述的回刻深度的測(cè)量方法，其特征在于，由比較的結(jié)果判斷回刻深度包括如下情況 當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域基本重合時(shí)，則表明回刻深度正常； 當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第一區(qū)域中時(shí)，則表明回刻深度不夠； 當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域位于所述第二區(qū)域中時(shí)，則表明回刻深度超范圍； 當(dāng)所述閉合曲線內(nèi)部區(qū)域與所述第一區(qū)域交叉時(shí)，則表明回刻步驟出現(xiàn)問題。
12.如權(quán)利要求9所述的回刻深度的測(cè)量方法，其特征在于，所述顯微鏡在50倍放大倍數(shù)下進(jìn)行圖像采集。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)和回刻深度的測(cè)量方法，設(shè)置一標(biāo)準(zhǔn)模板，接著對(duì)待檢對(duì)象進(jìn)行圖像采集，獲取實(shí)際情況下的圖像，并與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行比較，從而判斷出回刻后的深度狀況，該方法簡(jiǎn)便易行，有利于在早期發(fā)現(xiàn)缺陷，從而能夠大大的節(jié)省成本，并能夠較好的控制產(chǎn)出器件的良率。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102856228SQ20121036615
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者樓穎穎 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司