TW200411812A - Method of fabricating shallow trench isolation - Google Patents

Description

200411812 五、發明說明（l) 發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種淺溝渠隔離區（Shal low Trench I so 1 a t i 〇n，ST I )的製造方法，且特別是有關於一種淺溝 渠隔離製程中缺陷監控的方法。 先前技術 淺溝渠隔離法是一種利用非等向性姓刻的方式在半導 體基底中形成溝渠，然後再於溝渠中填入氧化物，以形成 元件之隔離區的技術。由於淺溝渠隔離法所形成之隔離區 具有可調整大小（Scalable)的優點，並且可避免傳統區域 氧化（L 0 C 0 S )法隔離技術中鳥嘴侵餘（b i r d φ s B e a k Encroachment)的缺點，因此，對於次微米（Sub 一 Micr〇n) 的金氧半導體（Metal Oxide Semiconductor ’M0S)製程而 言’是一種較為理想的隔離技術。 而在淺溝渠隔離製程中，於基底中定義出溝渠之後往 往會在溝渠中發現有島狀缺陷（丨s 1 and Def ec t)產生。由 於島狀缺陷與基底同為矽材質，因此其存在於淺溝渠隔離 區中，非但會影響淺溝渠隔離區隔離的能力，而且倘若島 狀缺陷形成在較靠近溝渠之邊緣處，還容易導致元件漏電 、、，、』皿议长溝渠中是否有島狀缺陷產生，通常 在溝=成之後會進行一檢視步驟以確認是島狀缺陷產生 ，^疋否過夕（大於標準值）。而習知對於淺溝渠隔 程中缺陷監控的方法县 衣 Γ. ^ ^ 疋利用塗佈有一光阻層之一空白晶圓 以進灯餘刻，利用箭依… m 後製程之缺陷檢測差值高低，來作為

9930丨wf.ptd 第5頁 200411812 五、發明說明（2) 判斷之標準。 然而，利用習知之方法來檢視溝渠中島狀缺陷之數量 有其缺點。由於光阻塗佈之空白晶圓之缺陷檢測能力較 差，往往較不能反映出真實蝕刻所產生的島狀缺陷數量， 因此對於製程缺陷的掌握度不佳，而無法做到機台自我撿 測之能力。 發明内容 因此，本發明的目的就是在提供一種淺溝渠隔離區的 製造方法，以改善淺溝渠隔離製程中會有島狀缺陷產生之 問題。 本發明的另一目的是提供一種淺溝渠隔離製程中缺陷 監控的方法，以改善習知方法有無法掌握製程缺陷及無法 做到機台自我撿測的缺點。 本發明提出一種淺溝渠隔離區的製造方法，此方法係 首先提供一晶圓，其中晶圓上已形成有一罩幕層。接著， 提供一空白晶圓，其中此空白晶圓上並未形成有光阻層、 罩幕層等任何膜層，而是一空白的矽晶圓。之後將空白晶 圓送進一蝕刻機台中以進行一蝕刻製程，其中此蝕刻製程 包括一蝕刻反應步驟以及一清洗步驟。在蝕刻製程之後， 檢測空白晶圓上所產生之一缺陷數量。在本發明中，檢測 空白晶圓上之缺陷數量的方法包括利用一暗場（d a r k f i e 1 d )檢視法或是一亮場（br i gh t f i e 1 d)檢視法。除此之 外，檢測空白晶圓上之缺陷數量的方法還可以在進行敍刻 製程之前先對空白晶圓進行一第一掃描步驟，在進行蝕刻

9930twf.ptd 第6頁 200411812 五、發明說明（3) 製程之後再 掃描步驟與 對空白晶圓進行一第二掃 第二掃描 白晶圓上缺陷產生之 標準值， 晶圓中定 步驟之結果作 數量。倘 數量小於 才將晶圓 描步驟 比對計 晶圓上 刻機台 義出 ，然後 算，以 所產生 中以進 溝渠中 溝渠隔 陷監控 白晶圓 之前， ，其中 之後掃 所產生 陷數量 除此之 蝕刻製 蝕刻製 描步驟 將第一 判斷空 之缺陷 行敍刻 填入一 區 ° 的方 。在將 先將空 此餘刻 描此空 若空白 送進蝕 渠。繼 ，即形成一淺 隔離製程中缺 之，在 製程，而於 絕緣層。之後，將罩 本發明再提出一 法，此方法係首先提供一產品晶圓以及一空 產品晶圓送進一姓刻 白晶圓送進 幕層移除 種淺溝渠 行 機台以進 台中以進行此蝕 步驟以及一清洗 晶圓在上 此触刻機 程包括一餘刻反應 檢視空白 本發明中，檢測空 包括利用一暗場檢視法或是一 上缺陷數量之方法 白晶圓’以 陷數量。在 測空白晶圓 先對空白晶 再空白晶圓 掃描步驟之 數量。倘若 圓進行一第一掃描 進行一第 結果作一 空白晶圓 才將產品晶圓送進蝕 一溝渠之位置。 二掃描步 比對計算 上所產生 刻機台中 述钱刻 白晶圓 亮場檢 還可以 步驟， 驟，將 ，以判 之缺陷 以進行 刻製程 刻製程 步驟。 製程中 上之缺 視法。 在進行 在進行 第一掃 之 缺 斷空白晶圓上 數量小於一標 蝕刻製程，而 的方法 外，檢 程之前 程之後 與第二 之缺陷 準值， 定義出 本發明 溝渠之前已 況，因此本 之淺溝渠隔離區的製造方法中， 先藉由一空白晶圓確認钱刻機台 發明之方法可以改善對於溝渠中 由於其在定義 中之缺陷狀 島狀缺陷之檢

9930twf.ptd 第7頁 200411812 五、發明說明（4) 測能力。 由於本發明在對晶圓進行餘刻製程之前，係先利用空 白晶圓以檢視蝕刻機台是否有異常。倘若在空白晶圓上有 檢測出缺陷，工作人員可以即時將機台本身對晶圓造成缺 陷之問題解決。 由於本發明之方法是利用空白晶圓作檢視，而不是直 接以產品晶圓進行測試，因此本發明之方法不會損失產品 晶圓。 由於本發明並不是用產品晶圓來作檢視，此測試用之 空白晶圓不需跟著所有的製程進行，因此本發明之方法較 為簡單且成本較低。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 貫施方式 第1圖所示，其繪示是依照本發明一較佳實施例之形 成一淺溝渠隔離區之流程圖。 請參照第1圖，首先提供一晶圓（步驟1 〇 〇 )，此晶圓又 可以稱為一產品晶圓，其中在此晶圓上已形成有一罩幕 層，其後續係用來作為圖案化晶圓時之一蝕刻罩幕。在本 實施例中，罩幕層與晶圓之間更包括形成有一墊氧化層， 用以保護晶圓之表面，而罩幕層之材質例如是氮化矽。 在此同時，提供一空白晶圓（步驟1 0 2 )，其中空白晶 圓上並未形成有光阻層、罩幕層等任何膜層。

9930twf.pid 第8頁 200411812 五、發明說明（5) 然後，在對晶圓進行一蝕刻製程以定義出溝渠之前， 先將空白晶圓送進一蝕刻機台中以進行一蝕刻製程（步驟 1 0 4 )。其中此钱刻製程包括一钱刻反應步驟以及一清洗步 驟。在此蝕刻製程執行完之後，接著檢視空白晶圓上所產 生之缺陷數量是否小於一標準值（步驟1 0 6 )，換言之，檢 視空白晶圓上之柱狀物或凸出物等島狀缺陷數量是否小於 一標準值。 在本實施例中，檢測空白晶圓上是否有缺陷產生之方 法例如是利用一暗場檢視法或是一亮場檢視法。除此之 外，檢測空白晶圓上是否有缺陷產生之方法還可以在進行 蝕刻製程之前先對空白晶圓進行一第一掃描步驟，在進行 蝕刻製程之後再對空白晶圓進行一第二掃描步驟，然後將 第一掃描步驟與第二掃描步驟之結果作一比對計算，以判 斷空白晶圓上之缺陷數量。 特別說明的是，在將空白晶圓送進蝕刻機台中以進行 蝕刻製程之過程中，倘若空白晶圓之表面未被機台中之污 染粒子附著，空白晶圓在此蝕刻製程之後仍具有一平坦且 均勻之表面。而倘若空白晶圓之表面上遭到機台中之污染 粒子附著時，在此蝕刻製程之過程中，因污染粒子與晶圓 蝕刻速率有所差異，在蝕刻製程完成之後，將會在空白晶 圓之表面上產生柱狀物或凸出物等島狀缺陷。因此，利用 空白晶圓以先進行此蝕刻製程以及檢視步驟，可解決因蝕 刻機台本身之因素所造成的缺陷。 接著，請繼續參照第1圖，在步驟1 0 6中，倘若空白晶

99301wf.ptd 第9頁 200411812 五、發明說明（6) 圓上之缺陷數量小於標準值時，則進行步驟1 0 8，即將晶 圓（產品晶圓）送進此蝕刻機台中以進行蝕刻製程，而於晶 圓中定義出一溝渠。 繼之，進行步驟1 1 0，即在溝渠中填入一絕緣層，其 中絕緣層之材質例如是氧化矽，且於溝渠中填入絕緣層之 方法例如是先於晶圓上全面性的沈積一絕緣層，之後進行 一回蝕刻製程或是一化學機械研磨製程，直到晶圓上之罩 幕層暴露出來。之後，進行步驟1 1 2，即將晶圓上之罩幕 層移除，而形成一淺溝渠隔離區。 請再參照第1圖，倘若在步驟1 0 6中，空白晶圓上之缺 b 陷數量大於標準值時，則進行步驟1 1 4，即將蝕刻機台造 成缺陷之因素解決。換言之，當發現空白晶圓上有島狀缺 陷產生時表示空白晶圓在此蝕刻機台中有污染粒子附著在 其表面，因此此時工作人員可以立即對蝕刻機台作調整， 以將污染粒子清除。在请除蝕刻機台中之污染粒子之後， 再進行步驟1 0 8，即將晶圓（產品晶圓）送進此蝕刻機台中 以進行蝕刻製程，而於晶圓中定義出一溝渠。繼之，進行 步驟1 1 0，即在溝渠中填入一絕緣層。之後，進行步驟 1 1 2，即將晶圓上之罩幕層移除，而形成一淺溝渠隔離 區。 · 本發明之淺溝渠隔離區的製造方法中，由於其在定義 溝渠之前已先藉由一空白晶圓確認蝕刻機台中之缺陷狀 況，因此本發明之方法可以改善對於溝渠中島狀缺陷之檢 測能力。

9930 twf.pt d 第10頁 200411812 五、發明說明（7) 由於本發 白晶圓以檢視 檢測出過量的 圓造成缺陷之 由於本發 接以產品晶圓 晶圓。 由於本發 空白晶圓不需 為簡單且成本 由於本發 之空白晶圓不 較為簡單且成 雖然本發 限定本發明， 和範圍内，當 範圍當視後附 明在對晶 I虫刻機台 缺陷時， 問題解決 明之方法 進行測試 明並不是 跟著所有 較低。 明並不是 需跟著所 本較低。 明已以較 任何熟習 可作些許 之申請專 圓進行蝕刻製程之前，係先利用空 是否有異常。倘若在空白晶圓上有 工作人員可以即時將機台本身對晶 〇 是利用空白晶圓作檢視5而不是直 ，因此本發明之方法不會損失產品 用產品晶圓來作檢視，此測試用之 的製程進行，因此本發明之方法較 用產品晶圓來作檢視’因此測試用 有的製程進行，因此本發明之方法 佳實施例揭露如上，然其並非用以 此技藝者，在不脫離本發明之精神 之更動與潤飾，因此本發明之保護 利範圍所界定者為準。

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Claims (1)

1. 200411812 六、申請專利範圍 1. 一種淺溝渠隔離區的製造方法，包括： 提供一晶圓，該晶圓上已形成有一罩幕層； 提供一空白晶圓， 將該空白晶圓送進一蝕刻機台中以進行一蝕刻製程； 在該蝕刻製程之後，檢測該空白晶圓上之一缺陷數 量； 倘若該空白晶圓上之該缺陷數量小於一標準值，才將 該晶圓送進該蝕刻機台中以進行該蝕刻製程，而於該晶圓 中定義出一溝渠； 在該溝渠中填入一絕緣層；以及 移除該罩幕層，以形成一淺溝渠隔離區。 2. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中該空白晶圓上並未形成有任何膜層。 3. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生之方法包括 利用一暗場（d a r k f i e 1 d )檢測法。 4. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生之方法包括 利用一亮場（b r i g h t f i e 1 d )檢測法。 5 .如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生之方法包括 在進行該蝕刻製程之前先對該空白晶圓進行一第一掃描步 驟，在進行該蝕刻製程之後再對該空白晶圓進行一第二掃 描步驟，比對該第一掃描步驟與該第二掃描步驟之結果差

   9930twf.ptd 第13頁 200411812 六、申請專利範圍 異以判斷該空白晶圓上之該缺陷數量。 6. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中該罩幕層之材質包括氮化矽。 7. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中該罩幕層以及該晶圓之間更包括形成一墊氧化 層 。 8. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中該絕緣層之材質包括氧化矽。 9. 如申請專利範圍第1項所述之淺溝渠隔離區的製造 方法，其中該钱刻製程包括一餘刻反應步驟以及一清洗步 驟。 1 0. —種淺溝渠隔離製程中缺陷監控的方法，包括： 提供一產品晶圓以及一空白晶圓； 在將該產品晶圓送進一蝕刻機台以進行一蝕刻製程之 前，先將該空白晶圓送進該進行該蝕刻製程； 掃描該空白晶圓，以檢視該蝕刻製程過程中產生之一 缺陷數量；以及 倘若該空白晶圓上之該缺陷數量小於一標準值，才將 該產品晶圓送進該蝕刻機台中以進行該蝕刻製程，而定義 出一溝渠之位置。 Π .如申請專利範圍第1 0項所述之淺溝渠隔離製程中 缺陷監控的方法，其中該空白晶圓上並未形成有任何膜 〇 1 2.如申請專利範圍第1 0項所述之淺溝渠隔離製程中

   9930iwf.ptd 第14頁 200411812 六、申請專利範圍 — 缺陷監控的方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生 之方法包括利用一暗場（d a r k f i e 1 d )檢測法。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇項所述之淺溝渠隔離製程中 缺陷監控的方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生 之方法包括利用一亮場（b r i g h t f i e 1 d )檢測法。 1 4 .如申請專利範圍第1 0項所述之淺溝渠隔離製程中 缺陷監控的方法，其中檢測該空白晶圓上是否有缺陷產生 之方法包括在進行該蝕刻製程之前先對該空白晶圓進行一 第一掃描步驟，在進行該蝕刻製程之後再對該空白晶圓進 行一第二掃描步驟，比對該第一掃描步驟與該第二掃描步 0 驟之結果差異以判斷該空白晶圓上之該缺陷數量。 1 5.如申請專利範圍第1 0項所述之淺溝渠隔離製程中 缺陷監控的方法，其中該蝕刻製程包括一蝕刻反應步驟以 及一清洗步驟。

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