檢測鋁連接線過熱缺陷的方法技術

本發明專利技術公開了一種檢測鋁連接線過熱缺陷的方法，在晶圓的鋁連線層以及鈦／氮化鈦阻擋層沉積完成后，沉積包含多個層間介質子層的層間介質，在任意一個或者多個層間介質子層沉積完成后，執行如下步驟：用具有連續光譜的光束傾斜照射晶圓表面，并用橢圓偏光計接收晶圓反射、折射和／或散射的光線，將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較，如果兩者的差距超過閾值，則判定最后沉積的層間介質子層出現異常；如果沒有超過閾值，則判定該層間介質子層正常。本發明專利技術方案能夠及時可靠地檢測出鋁連接線過熱缺陷，降低生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體集成電路(IC)制造
，特別涉及檢測鋁連接線過熱缺 陷的方法。
技術介紹
芯片金屬化是應用化學或物理處理方法在芯片上淀積導電金屬薄膜的過程。這一 過程與介質的淀積緊密相連，金屬線在集成電路中傳導信號，介質層則保證信號不受鄰近 金屬線的影響。金屬化對于不同金屬連接有專門的術語名稱。互連(interconnect)意指 由導電材料制成的連接線將電信號傳輸到芯片的不同部分。在半導體集成電路制造業中，最早且最普遍用作連接線的金屬是鋁。圖1所示芯 片上的鋁連接線截面的示意圖。其中左圖為正常情況下的截面。在鋁103a構成的連接線 的上層有一層鈦/氮化鈦102a，鋁連接線的下層有一層鈦/氮化鈦104a，鈦/氮化鈦10 和鈦/氮化鈦10 形成阻擋層。然后在鈦/氮化鈦10 的上面，生長作為層間介質IOla 的氧化物薄膜。在生長上面的氧化物薄膜時會要求特定的溫度。由于鋁的熔點較低且活性較高， 如果溫度超過特定值，下面的鋁會和鈦反應，形成導電性差的鋁鈦混合相，從而使金屬連線 電阻值升高，芯片整體失效，這被稱為鋁連接線過熱缺陷。出現鋁連接線過熱缺陷的截面 如圖1中的右圖所示，鋁10 和上層的鈦/氮化鈦102b之間形成了不規則的鋁鈦混合相 105，鋁10 和下層的鈦/氮化鈦104b之間形成不規則的鋁鈦混合相。這種缺陷不易檢測，目前常用的明場和暗場檢測方法是用激光束對芯片進行掃 描，如果出現了鋁鈦混合相的缺陷區域，鋁連接線與阻擋層的界面對激光的反射就會與正 常情況存在差異，所能觀察的現象就是缺陷區域的顏色與正常情況下有所差別，因此可以 根據缺陷區域的微弱顏色差異來發覺，但是并不可靠。另外這種檢測方法速度慢，當發現異 常時，已經有大量的芯片經過了有問題的生產步驟，損失變大。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于，提出一種，能夠及時 可靠地檢測出鋁連接線過熱缺陷。本專利技術實施例提出的一種，在晶圓的鋁連線層以及 鈦/氮化鈦阻擋層沉積完成后，沉積包含多個層間介質子層的層間介質，在任意一個或者 多個層間介質子層沉積完成后，執行如下步驟用具有連續光譜的光束傾斜照射晶圓表面，并用橢圓偏光計接收晶圓反射、折射 和/或散射的光線，將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較，如果兩者的差 距超過閾值，則判定最后沉積的層間介質子層出現異常；如果沒有超過閾值，則判定該層間 介質子層正常。所述連續光譜的光束的光源為氙光燈。所述將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較包括計算理論光譜圖和實際光譜圖的匹配因子；判斷計算得到的匹配因子的值是否小于預先設定的門限值，如果小于，說明理論 光譜與實際光譜的差距超過了閾值。所述判定最后沉積的層間介質子層出現異常之后，進一步包括發出告警信息或 者停止運行沉積層間介質子層的相應設備。從以上技術方案可以看出，采用橢圓偏光計接收晶圓的反射、折射和/或散射光 線，通過實際光譜與理論光譜的比較來判斷是否出現鋁連接線過熱缺陷，相對于現有技術 中常采用的明場和暗場檢測方法，可以大大提高檢測的準確性。附圖說明圖1為芯片上的鋁連接線截面的示意圖，其中左圖為正常情況，右圖為出現鋁連 接線過熱缺陷的情況；圖2為本專利技術實施例提出的檢測鋁連接線過熱缺陷的流程圖；圖3為本專利技術的一個實施例中橢圓偏光計得到的光譜圖像。具體實施例方式本專利技術提供一種應用橢圓偏振光檢驗鋁連接線過熱缺陷的方法。應用此方法，檢 測快，可靠性高，可以比目前常用的明場和暗場檢測方法更早的發現問題，減少損失。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本專利技術作進一步 的詳細闡述。在晶圓的鋁連線層以及鈦/氮化鈦阻擋層沉積完成后，會沉積層間介質。根據不 同的性能需求，層間介質可能包括一個以上的子層，每個子層用一套沉積步驟進行沉積，每 個子層的材料可能不同。本專利技術提供的方法如下在形成層間介質的過程中，任何一個子層 沉積完成后，增加一個檢測步驟用具有連續光譜的光束傾斜照射晶圓表面，并用橢圓偏光計接收晶圓反射、折射 和/或散射的光線，將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較，如果兩者的差 距超過閾值，則判定最后沉積的層間介質子層出現異常，如果沒有超過閾值，則判定該層間 介質子層正常。所述具有連續光譜的光束可以是氙光燈。該步驟可以增加在任何一個層間介質子層沉積步驟之后，也可以增加在根據以往 經驗較容易出現鋁過熱缺陷的層間介質子層沉積步驟之后。假如設計的晶圓膜結構自下到上為鋁層、鈦/氮化鈦層和摻氟的二氧化硅層。本 專利技術實施例的鋁連接線過熱缺陷的流程如圖2所示，包括如下步驟步驟201 根據所設計的膜結構，建立相應的運算模型，計算出理論光譜；步驟202 當晶圓的一個層間介質子層沉積后，用具有連續光譜的光束傾斜照射 晶圓表面，用橢圓偏光計區收集晶圓的反射、折射和/或散射光線，做出實際光譜。步驟203 計算理論光譜和實際光譜的匹配因子，該匹配因子取值介于0和1的 數，當理論光譜和實際光譜完全重合時，匹配因子取值為1 ；當兩者完全不重合時，匹配因子取值為0。正常的工藝條件下，匹配因子為一個接近于1的穩定數值。當設備或工藝條件異 常導致鋁過熱時，鋁會和與其接觸的鈦和氮化鈦發生反應，從而膜結構變化。這時用橢圓偏 光計收到的光譜會和正常條件下不一樣，匹配因子會有顯著的下降。步驟204:判斷計算得到的匹配因子的統計方差是否小于預先設定的門限值，如 果小于，說明理論光譜與實際光譜的差距超過了閾值，進行相應的故障處理。所述故障處 理可以是發出告警信息等待操作人員處理，或者直接停止運行沉積層間介質子層的相應設 備。如果大于，則表明情況正常，不做任何特殊處理。本專利技術方案采用橢圓偏光計接收晶圓的反射、折射和/或散射光線，通過實際光 譜與理論光譜的比較來判斷是否出現鋁連接線過熱缺陷，相對于現有技術中常采用的明場 和暗場檢測方法，可以大大提高檢測的準確性。如圖3所示為本專利技術的一個實施例中橢圓偏光計得到的光譜圖像。橫坐標表示光 的波長，縱坐標表示頻譜強度。其中，301表示理論計算得到的光譜，302表示正常情況的光 譜，303表示出現鋁連接線過熱缺陷情況的光譜。可以看出，301和302重合得很好，但303 就與301有較大的偏差，體現出匹配因子顯著小于1。以上所述僅為本專利技術的較佳實施例而已，并不用以限制本專利技術，凡在本專利技術的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。權利要求1.一種，在晶圓的鋁連線層以及鈦/氮化鈦阻擋層沉積 完成后，沉積包含多個層間介質子層的層間介質，其特征在于，在任意一個或者多個層間介 質子層沉積完成后，執行如下步驟用具有連續光譜的光束傾斜照射晶圓表面，并用橢圓偏光計接收晶圓反射、折射和/ 或散射的光線，將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較，如果兩者的差距超 過閾值，則判定最后沉積的層間介質子層出現異常；如果沒有超過閾值，則判定該層間介質 子層正常。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述連續光譜的光束的光源為氙光燈。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所接收光線的光譜與預先形成的 標準光譜進行比較包括計算理論光譜圖和實際光譜圖的匹配因子；判斷計算得到的匹配因子的值是否小于預先設定的門本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檢測鋁連接線過熱缺陷的方法，在晶圓的鋁連線層以及鈦／氮化鈦阻擋層沉積完成后，沉積包含多個層間介質子層的層間介質，其特征在于，在任意一個或者多個層間介質子層沉積完成后，執行如下步驟：用具有連續光譜的光束傾斜照射晶圓表面，并用橢圓偏光計接收晶圓反射、折射和／或散射的光線，將所接收光線的光譜與預先形成的標準光譜進行比較，如果兩者的差距超過閾值，則判定最后沉積的層間介質子層出現異常；如果沒有超過閾值，則判定該層間介質子層正常。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：簡志宏，王志高，容勁文，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]