1.本发明属于微电子技术领域,尤其涉及一种沟槽工艺洗边宽度的优化方法、装置、介质及器件。
背景技术:
2.微电子电路特征图形密度的增加和工艺薄膜层数的增加使得平坦化的工艺越发重要,特别是cmp,因其具有全局平坦化gp(global planarization)能力,且适用于较广泛材料的处理,在不同电路的制程中得到了广泛的应用。
3.然而,cmp是为数不多的几个会带入微粒杂质的工艺过程,其清洗过程成为必要的步骤;在对带有深沟槽dti(deep trench isolation)的工件进行cmp处理时,常因为杂质颗粒的代入,导致器件良率的降低。
4.发明人发现,某些器件良率的降低与cmp杂质的代入具有很强的相关性,如图10所示,进而考虑采用相应的技术方法,通过改进洗边过程的工艺参数、增进cmp的效果来实现特定领域器件良率的提升。
技术实现要素:
5.本发明公开了一种沟槽工艺洗边宽度的优化方法,通过获取沟槽工件的第一工艺数据,得到优化处理的初始条件或初始值,实现对相关系统或装置的初始化。
6.其中,第一工艺数据包括第一沟槽的最大洗边宽度;该沟槽工件为待优化工艺拟用来加工的构造有至少一道沟槽结构的工件;第一沟槽为沟槽工件的沟槽结构部件;最大洗边宽度由沟槽工件的加工设备结构限制决定,最大洗边宽度通过测量获得或者由机台限位机构给出;该测量可包括在线测量和离线测量,而离线测量可以包括同类设备的测量。
7.进一步地,通过调整沟槽工件的洗边宽度为第一洗边宽度,对待优化设备进行初次测量或检测。
8.其中,第一洗边宽度小于最大洗边宽度;通过刻蚀获得沟槽工件,并填充第一介质到第一沟槽,再采用第一平坦化过程去除沟槽工件表面待去除的第一介质。
9.进一步地,通过获取沟槽工件缺陷相关的第一失效图像或第一介质脱离粒子的图像;从而实现对当前洗边状态的信息反馈。
10.其中,第一失效图像或第一介质脱离粒子的图像记录有沟槽工件在第一平坦化过程中在沟槽工件的晶圆边缘发生碎裂剥落产生瑕疵或微粒的图像。
11.通过获取沟槽工件加工设备洗边宽度变化的最小步长,并获取第一优化次数;可进一步的得到优化过程中需要的中间数据。
12.其中,第一优化次数由最大洗边宽度与最小步长的商取整得到。
13.进一步地,以最小步长为间隔,依次由最大洗边宽度减小最小步长获得第n洗边宽度,并依次获得第n失效图像。
14.其中,n最小为2,且n不大于第一优化次数。
15.进一步地,通过获取第二洗边宽度,得到优化后的洗边参数。
16.其中,第二洗边宽度为第一失效图像或第一介质脱离粒子的图像到第n失效图像或第一介质脱落颗粒的第n图像中瑕疵或微粒最少的第n失效图像或第一介质脱落颗粒的第n图像对应的洗边宽度。
17.进一步地,第一沟槽的深宽比应大于预设值;且在沟槽工件的构造过程中可包括伪栅极的构造;第n失效图像包括沟槽工件的失效图像和沟槽工件第一介质脱离粒子的图像。
18.其中,第n洗边宽度的变化可以是反向进行的;该反向进行是指,从最小的洗边宽度开始,逐渐改变第n洗边宽度,每次变化预设的步长,该步长可以是最小步长的指定倍数。
19.需要说明的是,该第二洗边宽度即为沟槽工件优化后的洗边宽度或预设批次工件优化后的洗边宽度。
20.进一步地,沟槽工件可采用dti深沟槽隔离结构;通过刻蚀获取dti深沟槽隔离结构的图形,并打开晶圆边缘显影洗边区域。
21.其中,第一介质为不透光、不亲水的材料;将第一介质填充于第一沟槽的槽底、槽内并通过填充高出第一沟槽预设的高度或覆盖沟槽工件指定的表面或其它沟槽位置。
22.这里的第一介质可以是金属钨或铜;其dti深沟槽隔离结构的图形通过离子刻蚀或者湿法刻蚀获得;其中,dti深沟槽隔离结构的深度为2000至6000
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。
23.进一步地,沟槽工件边缘显影洗边wwe区域被刻蚀制程打开;通过pvd物理气相沉积方法进行第一介质填充,填充的厚度为1500至5000
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;其中,沟槽工件边缘刻蚀区域也被填充。
24.进一步地,通过cmp工艺去除dti深沟槽隔离结构表面多余的第一介质;例如对钨金属、铜金属或其它不透光、不亲水材料的去除;其中,实施例的一组优化的洗边宽度介于2.3-3.8mm之间。
25.进一步地,获取相同机台相同工艺下沟槽工件第n失效图像;其中,第n失效图像与同一批次晶圆或基材对应。
26.进一步地,对第n失效图像做图像比对或分析,获取失效部分相对于晶圆或基材的比例,选取其中失效部分比例最低的第n失效图像对应的洗边宽度为第n洗边宽度;将第n洗边宽度作为新批次沟槽工件(100)加工的工艺参数,并更新第一工艺数据对应的参数。
27.进一步地,第n失效图像中缺陷的分布规律与于沟槽工件正相关,即第n失效图像中缺陷的分布与沟槽工件缺陷的分布符合相同或类似的概率分布。
28.其中,第一沟槽构造于外延层上,其外延层构造于硅基底层。
29.与本发明的方法相对应,本发明还公开了一种洗边宽度调节装置、一种计算机存储介质、一种成像器件及一种清洗装置。
30.其中,洗边宽度调节装置包括洗边宽度优化单元和洗边宽度调节机构,其余产品均是在核心发明构思基础上进行的开发。
31.具体地,宽度优化单元依据上述任一方法对洗边宽度进行优化并获取相应的第二洗边宽度。
32.进一步地,洗边宽度调节机构采用包括一步单元的机构来调节洗边宽度;该调节机构根据宽度优化单元获取的第二洗边宽度来调节机台的实际洗边宽度。
33.通过获取沟槽工件预设批次产品的良率,若良率低于预设数值或波动范围大于预设值,则重新按照本发明的方法获取相应的第二洗边宽度。
34.本发明通过调整dti显影洗边宽度来降低金属钨在cmp过程中晶圆边缘的剥落,进而有效减少相关缺陷。本发明实施例不涉及设备的更换和生产线更新,而是仅在原有设备和工艺基础上优化工艺,大幅降低bsi工艺缺陷数量,使芯片良率得到显著改善。
35.需要说明的是,在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇,仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素,并不构成对技术方案的限定,也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示;带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素,表示在对应技术方案中,该要素至少包含一个。
附图说明
36.为了更加清晰地说明本发明的技术方案,利于对本发明的技术效果、技术特征和目的进一步理解,下面结合附图对本发明进行详细的描述,附图构成说明书的必要组成部分,与本发明的实施例一并用于说明本发明的技术方案,但并不构成对本发明的限制。
37.附图中的同一标号代表相同的部件,具体地:图1为本发明实施例的钨剥落趋势图;图2为本发明实施例缺陷相关良率失效与dti显影洗边宽度相关性示意图;图3-6为不同dti显影洗边宽度时缺陷相关失效示意图;图7为钨剥落来源示意图;图8为不同显影洗边宽度示意图;图9为钨剥落俯视示意图;图10为晶圆失效位置与金属微粒剥落位置比较图;图11为本发明实施例钨剥落颗粒位置示意图;图12为本发明其它实施例剥落颗粒电镜图;图13为本发明实施例电镜图及相关分析图;图14为本发明实施例流程图;图15为本发明实施例组成结构框图;其中:100-沟槽工件;101-第一沟槽;10n-第一洗边宽度;111-本发明实施例最大洗边宽度;201-本发明实施例dti显影洗边宽度为3.8mm时的缺陷相关失效图;202-本发明实施例dti显影洗边宽度为2.7mm时的缺陷相关失效图;203-本发明实施例dti显影洗边宽度为2.5mm时的缺陷相关失效图;204-本发明实施例dti显影洗边宽度为2.3mm时的缺陷相关失效图;222-本发明实施例第二洗边宽度位置示意图;501-第一介质;555-本发明实施例金属钨剥落示意图;666-本发明实施例六电镜图;
777-本发明实施例七电镜图;888-本发明实施例八电镜图901-本发明实施例颗粒物eds(energy dispersive spectrometer)能谱仪图像;902-本发明实施例电镜参考图;999-本发明实施例九失效点示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例,对本发明作进一步的详细说明。当然,下列描述的具体实施例只是为了解释本发明的技术方案,而不是对本发明的限定。此外,实施例或附图中表述的部分,也仅仅是本发明相关部分的举例说明,而不是本发明的全部。
39.如图14所示,本发明实施例针对沟槽工艺洗边宽度的优化方法,包括获取最大洗边宽度、并初始化的步骤20、构造工件并获取基础数据的步骤30、特征图像采集并比较特征信息的步骤40以及修改工艺参数等相关步骤50;其中,紧前步骤10完成本发明实施例场景下相关设备、部件等的准备。
40.如图8所示,通过获取沟槽工件100的第一工艺数据;其中包括第一沟槽101的最大洗边宽度111;沟槽工件100为待优化工艺拟用来加工的构造有至少一道沟槽结构的工件;第一沟槽101为沟槽工件100的沟槽结构部件;最大洗边宽度111由沟槽工件100的加工设备结构限制决定,该最大洗边宽度111通过测量获得或者由机台限位机构给出;该测量包括在线测量和离线测量,其离线测量则包括同类设备的测量。
41.进一步地,通过调整沟槽工件100的洗边宽度为第一洗边宽度10n;且第一洗边宽度10n应小于最大洗边宽度111。
42.进一步地,通过刻蚀获得沟槽工件100,并填充第一介质501到第一沟槽101,进而采用第一平坦化过程去除沟槽工件100表面待去除的第一介质501。
43.如图10所示,通过获取沟槽工件100缺陷相关的第一失效图像200或第一介质脱离粒子的图像300;其中,第一失效图像200或第一介质脱离粒子的图像300记录有沟槽工件100在第一平坦化过程中在沟槽工件100的晶圆边缘发生碎裂剥落产生瑕疵或微粒的图像。
44.进一步地,通过获取沟槽工件100加工设备洗边宽度变化的最小步长,并进一步获取第一优化次数;其中,第一优化次数由最大洗边宽度111与最小步长的商取整得到。
45.如图3-6所示,以最小步长为间隔,依次由最大洗边宽度111减小最小步长获得第n洗边宽度,并依次获得第n失效图像201、202、203、204;其中,n最小为2,且n不大于第一优化次数。
46.如图8所示,进一步通过获取第二洗边宽度222,得到优化后的洗边参数。
47.具体地,第二洗边宽度222为第一失效图像200或第一介质脱离粒子的图像300到第n失效图像或第一介质脱落颗粒的第n图像中瑕疵或微粒最少的第n失效图像或第一介质脱落颗粒的第n图像对应的洗边宽度。
48.进一步地,第一沟槽101的深宽比大于预设值;而沟槽工件100的构造过程可以包括伪栅极的构造过程。
49.如图3-6所示,第n失效图像201、202、203、204包括沟槽工件100的失效图像和沟槽工件100第一介质脱离粒子的图像。其中,如图10所示,可见本发明实施例工件失效图像与
脱离离子的图像有强的相关性。
50.进一步地,上述方案中第n洗边宽度的变化可以是反向进行的;即从最小的洗边宽度开始,逐渐改变第n洗边宽度,并进行相关的处理和比较直至通过比较得到优化的参数。
51.其中,如图8所示,第二洗边宽度222为沟槽工件100优化后的洗边宽度或预设批次工件优化后的洗边宽度。
52.进一步地,若沟槽工件100采用dti深沟槽隔离结构;并通过刻蚀获取dti深沟槽隔离结构的图形,并打开晶圆边缘显影洗边区域。
53.其中,第一介质501为不透光、不亲水的材料且填充于第一沟槽101的槽底、槽内并通过填充高出第一沟槽101预设的高度或覆盖沟槽工件100指定的表面或其它沟槽位置,则该方法同样适用。
54.对于第一介质为金属钨,dti深沟槽隔离结构的图形通过离子刻蚀或者湿法刻蚀获得;且dti深沟槽隔离结构的深度可以为2000至6000
å
。
55.其中,如图7所示沟槽工件边缘555显影洗边wwe区域被刻蚀制程打开。
56.进一步地,可通过pvd物理气相沉积方法进行第一介质501的填充,其填充的厚度可以为1500至5000
ꢀå
;其中,沟槽工件100边缘刻蚀区域也被填充。
57.进一步地,如图7通过cmp工艺去除dti深沟槽隔离结构表面多余的第一介质501钨金属,其属于不透光、不亲水的材料。
58.如图1和图2所示,本发明实施例的洗边宽度介于2.3-3.8mm之间,由图2发现,洗边宽度在2.5获得优选的结果。
59.进一步地,可在相同机台相同工艺下的沟槽工件100上获取第n失效图像,其第n失效图像与同一批次晶圆或基材对应。
60.其中,通过对第n失效图像做图像比对或分析,获取失效部分相对于晶圆或基材的比例,选取其中失效部分比例最低的第n失效图像对应的洗边宽度为第n洗边宽度;将第n洗边宽度作为新批次沟槽工件加工的工艺参数,并更新工艺数据对应的参数。
61.可以发现,第n失效图像中缺陷的分布规律与于沟槽工件100正相关;即第n失效图像中缺陷的分布与沟槽工件100缺陷的分布符合相同或类似的概率分布。
62.如图8所示,第一沟槽101可构造于外延层上,该外延层构造于硅基底层。
63.如图15所示,本发明实施例还公开了一种洗边宽度调节装置,包括洗边宽度优化单元11和洗边宽度调节机构22。
64.其中,宽度优化单元11依据上述相关方法对洗边宽度进行优化并获取相应的第二洗边宽度222。
65.洗边宽度调节机构22包括一步进机构,根据宽度优化单元11获取的第二洗边宽度222来调节机台的实际洗边宽度,进而实现洗边过程的优化。
66.进一步地,获取沟槽工件100预设批次产品的良率,若该良率的低于预设数值或波动范围大于预设值,则重新按照上述任一方法获取相应的第二洗边宽度222;其中,如图1和图2所示,本发明的实施例获取了优化的第二洗边宽度222,其数值为2.5mm。
67.进一步地,本发明还公开了一种计算机存储介质、成像器件和相关的清洗装置,上述产品均视为本发明实施例在不同产品领域的应用,自然也将落入本发明的保护范围。
68.本发明通过调整dti显影洗边宽度来降低钨cmp过程中晶圆边缘剥落的概率,从而
有效减少钨剥落缺陷;本发明实施例在不涉及设备更换和生产线更新的前提下,仅在原有设备和工艺基础上优化了工艺,大幅降低了bsi工艺缺陷数量,使得芯片良率得到显著改善。
69.需要说明的是,上述实施例仅是为了更清楚地说明本发明的技术方案,本领域技术人员可以理解,本发明的实施方式不限于以上内容,基于上述内容所进行的明显变化、替换或替代,均不超出本发明技术方案涵盖的范围;在不脱离本发明构思的情况下,其它实施方式也将落入本发明的范围。