[发明专利]控制不平坦硅片表面上的图形的关键尺寸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种控制不平坦硅片表面上的图形的关键尺寸的方法。

背景技术

光刻的目的是把光罩上的图形复制到硅片表面上，复制到硅片表面上的图形的关键尺寸CD(critical dimension)必须符合工艺要求，否则，该硅片不能进入后续工艺流程。

以制作隧穿注入掩模TIM(tunnel implant mask)层为例，简单介绍一下光刻过程：

如图1A所示，在衬基101上形成一阻挡层102，所述阻挡层102通常为氮化硅层；

如图1B所示，在所述衬基101上刻蚀出沟槽103；

如图1C所示，淀积氧化物104填充所述沟槽103；

如图1D所示，抛光所述氧化物104，直至露出所述衬基101的表面，在所述衬基101上形成隔离槽105；

所述阻挡层102在抛光过程中被研磨掉；

接下来就要通过光刻在所述衬基101表面上制作隧穿注入掩模层：

如图1E所示，在所述衬基101及隔离槽105的表面上涂布光刻胶106；

如图1F所示，通过曝光将光罩107上的图案复制到所述光刻胶106上，所述光罩107上的图案就是隧穿注入掩模层的图案；

如图1G所示，通过显影显现出所述隧穿注入掩模层的图案108；

进入后续工艺流程前，需要检测所述隧穿注入掩模层的图案108的关键尺寸CD，只有所述隧穿注入掩模层的图案108的关键尺寸CD符合工艺要求的硅片才能进入后续工艺流程。

检测所述隧穿注入掩模层的图案108的关键尺寸CD时发现：

(1)对于同一硅片，不同位置处，所述隧穿注入掩模层的图案108的关键尺寸CD不同，如图2所示，所述衬基101表面上的图案的关键尺寸CD1大于所述隔离槽105表面上的图案的关键尺寸CD2；

(2)同一批次的硅片中，不同硅片的隧穿注入掩模层的图案的关键尺寸CD可能不同，如图3所示(图3中各个硅片的曝光能量相同，纵坐标表示隧穿注入掩模层的关键尺寸CD的大小，横坐标用于标记硅片，如#1表示某一批次中第一块硅片，#2表示同一批次中第二块硅片，......，以此类推)，从图3可以看出，同一批次的不同硅片，隧穿注入掩模层的关键尺寸的大小有时变化较大，如，第5块硅片的隧穿注入掩模层的关键尺寸为0.61μm，而第10块硅片的隧穿注入掩模层的关键尺寸为0.653μm，这意味着，一批硅片中有部分硅片的隧穿注入掩模层的关键尺寸CD不符合工艺要求。

实验研究表明，造成上述现象与光刻胶本身固有的性质有关，参见图4，在曝光能量相同的条件下，光刻胶厚度不同，复制到光刻胶上的图案的关键尺寸CD不同，这是光刻胶本身固有的性质，参见图1D，抛光所述氧化物104、直至露出所述衬基101的表面后，在所述衬基101上形成隔离槽105，实验发现所述隔离槽105的顶端与所述衬基101的表面并不在同一平面上，即所述隔离槽105的顶端与所述衬基101的表面有一高度差H，因此，涂布在所述衬基101及隔离槽105表面上的光刻胶是不均匀的，这也造成同一硅片不同位置处，所述隧穿注入掩模层的图案108的关键尺寸CD不同；对于同一批次的不同硅片，在实际制造过程中，不同硅片所述隔离槽105的顶端与所述衬基101的表面之间的高度差H可能不同，因此，在曝光能量相同的条件下，不同硅片的隧穿注入掩模层的关键尺寸就可能不同。

通过光刻在不平坦的硅片表面上制作图形时，都会出现上述现象(即同一硅片不同位置处，复制到该硅片表面上的图形的关键尺寸不同；同一批次不同硅片表面上的图形的关键尺寸不同)，因此，必须找到一个控制不平坦硅片表面上的图形的关键尺寸的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制不平坦硅片表面上的图形的关键尺寸的方法，当制作过程出现异常情况时，调整曝光能量，控制不平坦硅片表面上的图案的关键尺寸，使得图案的关键尺寸符合工艺要求，提高产品优良率。