半導體器件測試樣品的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種半導體器件測試樣品的制作方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成待刻蝕層；在所述待刻蝕層上形成絕緣層；在所述絕緣層中形成露出導電材料層的溝槽；以絕緣層為掩模，去除所述溝槽露出的待刻蝕層，形成空隙；去除絕緣層。去除絕緣層以后，所述空隙上方的溝槽也被去除，如果空隙中產生刻蝕殘留物，由于空隙的深寬比小于絕緣層中溝槽的深寬比，晶圓檢測設備能夠較靈敏地在線捕捉到空隙中的刻蝕殘留物的缺陷，對此類缺陷進行及時的監控。
【專利說明】半導體器件測試樣品的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，具體涉及一種半導體器件測試樣品的制作方法。
【背景技術】
[0002]在半導體器件的制造過程中，晶圓上的缺陷是難以避免的。為提高半導體器件的良率，在制造過程中，通常設有多道在線檢測(In-Line Monitoring, ILM)工序，以在制造過程中及時發現缺陷，并及時改進工藝，使得后續的晶圓的良率得以提高。
[0003]目前的工藝中，通常采用在線晶圓檢測設備對晶圓的缺陷進行檢測，具體的檢測原理為:采用檢測光束掃描待測晶圓表面，對晶圓表面反射回的光束進行處理，以獲得晶圓表面的缺陷數據。但是這種方法比較適用于缺陷發生于晶圓表面或淺溝槽下的情形，在對深溝槽下的膜層進行刻蝕的過程中，可能產生刻蝕殘留物等缺陷，刻蝕殘留物位于深寬比較高的溝槽(如溝槽的深度與寬度值比大于3)中，晶圓表面反射回的光束很弱，晶圓檢測設備很難捕捉到缺陷，從而容易造成批量的晶圓因缺陷而報廢，造成損失。
[0004]例如在FLASH存儲器的制造過程中，如圖1所示，在襯底01上依次形成第二多晶娃層02、ONO (氧化物-氮化物-氧化物層)03、第一多晶娃層04,在第一多晶娃層04表面形成層間介質層05，對層間介質層05進行刻蝕，在層間介質層05中形成溝槽07，在溝槽07的側壁上形成第一側墻06，以層間介質層05以及第一側墻06為掩模，對第二多晶硅層02、ONO層03、第一多晶硅層04進行刻蝕，去掉溝槽07底部的第二多晶硅層02、ONO層03、第一多晶硅層04，以形成被溝槽07分隔的浮柵、柵極介質層、控制柵所構成的柵極結構。在對第二多晶硅層02、0N0層03、第一多晶硅層04進行刻蝕以后，如圖1中圈中所示，可能產生溝槽07中殘留有刻蝕殘留物的缺陷。
[0005]如圖2所示，在后續的步驟中，需要在柵極結構的側壁形成第二側墻08，再在溝槽07中相鄰的第二側墻08之間形成引線09，當發生溝槽07中刻蝕殘留物的缺陷時，如圖2中圈中所示，可能造成引線09與柵極結構的浮柵短接，使FLASH存儲器失效。
[0006]為保證FLASH存儲器的質量，需要在對第二多晶硅層02、0N0層03、第一多晶硅層04進行刻蝕以后，對溝槽07中可能出現的刻蝕殘留物的缺陷進行在線檢測，進行在線監測的對象為在晶圓測試區形成的存儲器的測試樣品，現有的存儲器的測試樣品通常與器件區域的FLASH存儲器完全同步形成，且與器件區域的FLASH存儲器的形貌和尺寸一致，由于這樣形成的測試樣品中，溝槽07的深寬比過大，在線晶圓檢測設備難以捕捉到溝槽07中刻蝕殘留物的缺陷。因此，亟待一種半導體器件測試樣品的制作方法，使得晶圓檢測設備能夠較靈敏地在線捕捉到測試樣品中，深寬比較高的溝槽內的刻蝕殘留物的缺陷，對此類缺陷進行及時的監控。
【發明內容】
[0007]本發明解決的問題提供一種半導體器件測試樣品的制作方法，使得晶圓檢測設備能夠較靈敏地在線捕捉到深寬比較高的溝槽中的刻蝕殘留物的缺陷，對此類缺陷進行及時的監控。
[0008]為解決上述問題，本發明提供一種半導體器件測試樣品的制作方法，包括:
[0009]提供襯底；
[0010]在所述襯底上形成待刻蝕層；
[0011 ] 在所述待刻蝕層上形成絕緣層；
[0012]在所述絕緣層中形成露出待刻蝕層的溝槽；
[0013]以絕緣層為掩模，去除所述溝槽露出的待刻蝕層，以在待刻蝕層中形成空隙；
[0014]去除絕緣層。
[0015]可選的，所述待刻蝕層為單層結構或疊層結構。
[0016]可選的，當待刻蝕層為單層結構時，所述待刻蝕層為第一多晶硅層，所述第一多晶硅層的厚度為200埃到400埃。
[0017]可選的，在形成所述待刻蝕層之前，在所述襯底上依次形成第二多晶硅層、ONO層，所述ONO層的厚度為100埃到200埃，所述第二多晶硅層的厚度為500埃到700埃。
[0018]可選的，在去除所述溝槽露出的待刻蝕層的步驟中，沿溝槽刻蝕待刻層至露出ONO層。
[0019]可選的，當待刻蝕層為疊層結構時，所述待刻蝕層包括由下至上依次位于襯底上的第二多晶娃層、ONO層和第一多晶娃層。
[0020]可選的，所述第一多晶硅層的厚度為200埃到400埃，所述ONO層的厚度為100埃到200埃，所述第二多晶硅層的厚度為500埃到700埃。
[0021]可選的，所述絕緣層的材料為氮化硅，厚度為3000埃到5000埃。
[0022]可選的，所述溝槽形成工藝為:在所述絕緣層上形成圖形化的掩模層，以所述圖形化的掩模層為掩模，對所述絕緣層進行干法刻蝕，以在所述絕緣層中形成溝槽。
[0023]可選的，在形成所述溝槽之后，刻蝕待刻蝕層之前，還包括步驟:在溝槽的側壁形成側墻。
[0024]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0025]所述測試樣品需要去除絕緣層部分，如果空隙中發生刻蝕殘留物的缺陷，晶圓檢測設備難以在深寬比較大的溝槽下的空隙中捕捉到缺陷，去除絕緣層以后，絕緣層中的溝槽也被去除，晶圓檢測設備進行探測時不會受到絕緣層的阻礙，并且空隙的深寬比小于絕緣層中溝槽的深寬比，晶圓檢測設備能夠較靈敏地在線捕捉到空隙中的刻蝕殘留物的缺陷，對此類缺陷進行及時的監控。
[0026]當待刻蝕層為單層結構時，所述待刻蝕層為第一多晶硅層，在形成所述待刻蝕層之前，在所述襯底上依次形成第二多晶硅層、ONO層。沿溝槽刻蝕待刻層至露出ONO層，這樣形成的空隙與第二多晶硅層、ONO層全部刻蝕掉所形成的空隙相比，這樣形成的空隙的深寬比更小，使得晶圓檢測設備能夠更靈敏地在線捕捉到空隙中的刻蝕殘留物的缺陷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1至圖2是現有技術一種FLASH存儲器形成過程的剖視圖；
[0028]圖3至圖6是本發明半導體器件測試樣品的制作方法用于FLASH存儲器的一實施例中的各步驟的剖視圖；[0029]圖7和圖8是本發明半導體器件測試樣品的制作方法用于FLASH存儲器的另一實施例中的各步驟的剖視圖。
【具體實施方式】
[0030]在現有的半導體器件測試樣品中，如果刻蝕殘留物等缺陷發生于深寬比較高的溝槽中，晶圓檢測設備很難捕捉到上述缺陷，從而容易造成批量的晶圓因缺陷而報廢，造成損失。
[0031]為了解決上述技術問題，本發明提供一種半導體器件測試樣品的制作方法，使得晶圓檢測設備能夠較靈敏地在線捕捉到空隙中的刻蝕殘留物的缺陷，對此類缺陷進行及時的監控，減小半導體器件失效的概率。
[0032]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
[0033]在以下實施例中，以FLASH存儲器測試樣品為例對半導體器件測試樣品的制作方法進行說明，不應以此限制本發明，本發明半導體器件測試樣品的制作方法還適用于形成其他半導體器件的測試樣品。下面結合附圖對本實施例技術方案做詳細說明。
[0034]圖3至圖6本發明半導體器件測試樣品的制作方法用于FLASH存儲器的一實施例的各步驟的剖視圖。
[0035]參考圖3，提供襯底100，在所述襯底100上形成第二多晶硅層101，在所述第二多晶硅層101上形成ONO (氧化物-氮化物-氧化物)層102，在所述ONO層上形成第一多晶娃層103。
[0036]本實施例中，所述襯底100為硅襯底，還可以為鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底等其它半導體襯底，對此本發明不做任何限制。
[0037]本實施例中，以FLASH存儲器為例，所述第二多晶硅層101后續用作浮柵，所述第一多晶硅層103后續用作控制柵，ONO層102的作用是形成存儲器的柵極介質層。其中，所述第一多晶硅厚度為200埃到400埃，第二多晶硅層101厚度為500埃到700埃，ONO層102厚度為100埃到200埃。可選的，本實施例中第一多晶硅厚度為300埃，第二多晶硅層101厚度為600埃，ONO層102厚度為144埃，但是本發明對第二多晶硅層101、第一多晶硅層103和ONO層102的具體厚度不做限制。
[0038]另外，本實施例是制作測試樣品，所述測試樣品均形成于晶圓的測試區域，即切割道區域。其中，測試樣品與器件區域的FLASH存儲器同時形成。但是本發明對測試樣品的形成位置不做限制，對測試樣品是否與器件區域的FLASH存儲器同時形成也不做限制。
[0039]參考圖4，在所述第一多晶硅層103上形成絕緣層104，在所述絕緣層104中形成露出第一多晶硅層103的溝槽106，在形成所述溝槽106以后，在溝槽106的側壁形成側墻105。
[0040]本實施例中，所述絕緣層104的材料為氮化硅，但是本發明對所述絕緣層104的具體材料不做限制。
[0041]本實施例中，絕緣層104與器件區域的FLASH存儲器的絕緣層為同步形成，并且絕緣層104的厚度與器件區域FLASH存儲器的絕緣層相等，厚度為3000埃到5000埃，可選的，本實施例中絕緣層104的厚度為4300埃。但本發明制作方法對絕緣層104的厚度也不做限制，在其他實施例中，所述絕緣層104的厚度也可以小于3000埃或大于5000埃。
[0042]本實施例中，在所述絕緣層104上方形成光刻膠層(未示出)，以所述光刻膠層為掩模對所述絕緣層104進行干法刻蝕，在所述絕緣層104中形成露出第一多晶硅層103的溝槽106。但是本發明制作方法對溝槽106的具體形成方式不做限制，在其他實施例中，還可以采用其他方式形成所述溝槽106。
[0043]在本實施例中，在形成所述溝槽106以后，在溝槽106的側壁形成側墻105，以保護溝槽106的側壁的絕緣層104。所述側墻105的材料為氧化硅，形成側墻105的具體方法為半導體領域形成側墻的慣用技術，本發明制作方法是否形成側墻105不做限制，在其他實施例中，還可以不形成側墻105。
[0044]參考圖5，以絕緣層104為掩模，沿溝槽106刻蝕第一多晶硅層103、0N0層102和第二多晶硅層101至露出襯底100，以在第一多晶硅層103、0N0層102和第二多晶硅層101中形成空隙107，在刻蝕過程結束后，在空隙107中容易出現刻蝕殘留物108。具體地，在本實施例中，以所述絕緣層104和所述側墻105為掩模，對所述第一多晶硅層103、0N0層102和第二多晶硅層101進行干法刻蝕，去除溝槽106露出的第一多晶硅層103、ONO層102和第二多晶硅層101，在第一多晶硅層103、ONO層102和第二多晶硅層101中形成空隙107。由于溝槽106較深,對溝槽106下的第一多晶娃層103、ONO層102和第二多晶娃層101進行刻蝕的過程中，在空隙107中容易產生刻蝕殘留物108。
[0045]在本實施例中，與器件區域的FLASH存儲器柵極結構之間的空隙一致，所述空隙107的寬度為1050埃，但是本發明對空隙107的寬度不做限制，在其他實施例中，為使本發明制作方法的效果更明顯，所述空隙107的寬度還可以大于器件區域的FLASH存儲器柵極結構之間的空隙的寬度。
[0046]需要說明的是，在本實施例中，與器件區域的FLASH存儲器的形成過程相同，在沿溝槽106刻蝕第一多晶硅層103、ONO層102和第二多晶硅層101至露出襯底100，形成的空隙107將第一多晶硅層103、0N0層102和第二多晶硅層101分隔為多個互相獨立的柵極結構，所述柵極結構包括控制柵、浮柵和柵極介質層。
[0047]由于在去除絕緣層104之前的步驟與器件區域的FLASH存儲器相同，這樣測試樣品能夠較好地反映出器件區域的FLASH存儲器的缺陷。
[0048]參考圖6，去除剩余第一多晶硅層103上方的絕緣層104，使得空隙107暴露于晶圓表面。
[0049]具體地，采用濕法刻蝕去除剩余第一多晶硅層103上方的絕緣層104，濕法刻蝕的選擇比較高，在將絕緣層104去除干凈后，對控制柵材料層103表面的影響較小，但是本發明制作方法對去除絕緣層104的方法不做限制，在其他實施例中，還可以采用干法刻蝕去除所述絕緣層104。
[0050]還需要說明的是，在本實施例中，去除所述絕緣層104以后，還需要去除溝槽106的側壁形成的側墻105。
[0051]去除絕緣層104以及側墻105以后，絕緣層104中的溝槽106也被去除，晶圓檢測設備對空隙107進行探測時不會受到絕緣層104以及溝槽106的阻礙。
[0052]這樣即完成了本實施例的FLASH存儲器測試樣品的制作方法，然后可以采用在線晶圓檢測設備對FLASH存儲器測試樣品進行檢測，檢測光束掃描晶圓表面，對所述空隙107進行檢測，以檢測所述空隙107中是否有刻蝕殘留物108。
[0053]如果不去除第一多晶硅層103上方的絕緣層104，即與器件區域的FLASH存儲器相同，所述第一多晶硅層103的厚度為300埃，所述ONO層102的厚度為144埃，所述第二多晶硅層101的厚度為600埃，所述空隙107的寬度為1050埃，絕緣層104的厚度為4300埃，這樣在空隙107上方還有高為4300埃的溝槽106，所述空隙107的深寬比為(300+144+600+4300)/1050 ^ 5。在線晶圓檢測設備很難捕捉到這樣高深寬比的空隙107中刻蝕殘留物108的缺陷。
[0054]而在本實施例中，所述第一多晶硅層103的厚度為300埃，所述ONO層102的厚度為144埃，所述第二多晶硅層101的厚度為600埃，所述空隙107的寬度為1050埃，這樣去除絕緣層104之后，絕緣層104中的溝槽106也被去除，晶圓檢測設備對空隙107進行探測時不會受到絕緣層104以及溝槽106的阻礙。所述空隙107的深寬比為(300+144+600)/1050~0.99，遠小于不去除絕緣層104的情況下空隙107的深寬比；當在線晶圓檢測設備掃描過空隙107時，如果空隙107中發生刻蝕殘留物108的缺陷，在線晶圓檢測設備更容易探測到上述缺陷。
[0055]在另一實施例中，參考圖7，與上一實施例相同，在襯底100上依次形成在所述襯底100上形成第二多晶硅層101 ;在所述第二多晶硅層101上形成ONO層102 ;在所述ONO層上形成第一多晶硅層103，在所述第一多晶硅層103上形成絕緣層104，在所述絕緣層104中形成露出第一多晶硅層103'的溝槽106，在溝槽106的側壁形成側墻105。
[0056]所述第一多晶硅厚度為200埃到400埃，第二多晶硅層101厚度為500埃到700埃，ONO層102厚度為100埃到200埃。可選的，與上一實施例相同，本實施例中第一多晶硅厚度為300埃，第二多晶硅層101厚度為600埃，ONO層102厚度為144埃，但是本發明對第二多晶硅層101、第一多晶硅層103和ONO層102的具體厚度不做限制。
[0057]所述絕緣層104的厚度為3000埃到5000埃，可選的，本實施例中絕緣層104的厚度為4300埃。但本發明制作方法對絕緣層104的厚度也不做限制，在其他實施例中，所述絕緣層104的厚度也可以小于3000`埃或大于5000埃。
[0058]與上一實施例不同之處在于,在形成側墻105以后,僅對所述第一多晶娃層103進行干法刻蝕，露出第一多晶娃層103底部的ONO層102,在第一多晶娃層103中形成空隙107。由于溝槽106較深，對溝槽106下的第二多晶硅層101進行刻蝕的過程中，在空隙107中容易產生刻蝕殘留物108。
[0059]接下來去除剩余第一多晶硅層103上方的絕緣層104。去除絕緣層104以后，所述第二多晶硅層101的厚度為300埃，所述ONO層102的厚度為144埃，所述第一多晶硅層103的厚度為600埃，所述空隙107的寬度為1050埃，這樣所述空隙107的深寬比為(600)/1050 ^ 0.99，這樣空隙107的深寬比相對于上一實施例中的空隙107的深寬比更小。
[0060]采用在線晶圓檢測設備對晶圓表面進行檢測，檢測光束掃描待測晶圓表面，對所述空隙107進行檢測，以檢測所述空隙107中是否有刻蝕殘留物108。
[0061]當在線晶圓檢測設備掃描過空隙107時，如果空隙107中發生刻蝕殘留物108的缺陷，在線晶圓檢測設備比上一實施例中深寬比為0.99的空隙107更容易捕捉到刻蝕殘留物108的缺陷，即在線晶圓檢測設備對刻蝕殘留物108的靈敏度更高。若空隙107中發現刻蝕殘留物108的缺陷，則在器件區域的FLASH存儲器中，柵極結構之間的空隙中發生刻蝕殘留物的缺陷的概率很大，因此，采用本實施例半導體器件測試樣品的制作方法，能夠形成更容易探測到缺陷的FLASH存儲器測試樣品，進而可以對此類缺陷進行更及時的監控，進一步減小FLASH存儲器失效的概率。
[0062]雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種半導體器件測試樣品的制作方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 在所述襯底上形成待刻蝕層； 在所述待刻蝕層上形成絕緣層； 在所述絕緣層中形成露出待刻蝕層的溝槽； 以絕緣層為掩模，去除所述溝槽露出的待刻蝕層，以在待刻蝕層中形成空隙； 去除絕緣層。
2.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述待刻蝕層為單層結構或疊層結構。
3.如權利要求2所述的制作方法，其特征在于，當待刻蝕層為單層結構時，所述待刻蝕層為第一多晶硅層，所述第一多晶硅層的厚度為200埃到400埃。
4.如權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在形成所述待刻蝕層之前，在所述襯底上依次形成第二多晶硅層、ONO層，所述ONO層的厚度為100埃到200埃，所述第二多晶硅層的厚度為500埃到700埃。
5.如權利要求3所述的制作方法，其特征在于，在去除所述溝槽露出的待刻蝕層的步驟中，沿溝槽刻蝕待刻層至露出ONO層。
6.如權利要求2所述的制作方法，其特征在于，當待刻蝕層為疊層結構時，所述待刻蝕層包括由下至上依次位于襯底上的第二多晶硅層、ONO層和第一多晶硅層。
7.如權利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第一多晶硅層的厚度為200埃到400埃，所述ONO層的厚度為100埃到200埃，所述第二多晶硅層的厚度為500埃到700埃。
8.如權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述絕緣層的材料為氮化硅，厚度為3000埃到5000埃。
9.如權利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述溝槽形成工藝為:在所述絕緣層上形成圖形化的掩模層，以所述圖形化的掩模層為掩模，對所述絕緣層進行干法刻蝕，以在所述絕緣層中形成溝槽。
10.如權利要求9所述的制作方法，其特征在于，在形成所述溝槽之后，刻蝕待刻蝕層之前，還包括步驟:在溝槽的側壁形成側墻。
【文檔編號】H01L21/66GK103822812SQ201410086100
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】胡淼, 袁力, 韓超 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司