有效控制过刻蚀量的方法技术

本发明专利技术提供一种有效控制过刻蚀量的方法，提供一自下而上依次包括衬底、刻蚀停止层、层间介质层及硬掩模的测试结构，所述刻蚀停止层的厚度与待刻蚀器件中的一致，然后采用预设刻蚀条件对所述测试结构进行刻蚀，形成若干用于互连的盲孔；再测试刻蚀后的测试结构的纵截面形貌，若所述盲孔的下表面低于所述刻蚀停止层的下表面，且所述盲孔的下表面与所述刻蚀停止层下表面的之间的距离小于或等于预设过刻蚀量，则采用所述预设刻蚀条件对待刻蚀器件进行刻蚀。本发明专利技术不需要通过特殊制样增厚刻蚀停止层，且不需要预镀铜层，过刻蚀量的检测方法简单，显著降低了工艺调整的成本；且能够实时监测线上刻蚀工艺，有效控制互连通孔的过刻蚀量，保证产品的良率。

【技术实现步骤摘要】
有效控制过刻蚀量的方法
本专利技术属于半导体制造领域，涉及一种工艺调整方法，特别是涉及一种有效控制过刻蚀量的方法。
技术介绍
随着集成电路CMOS技术按照摩尔定律而高速发展，互连延迟逐渐取代器件延迟成为影响芯片性能的关键因素。互连之间的寄生电容和互连电阻造成了信号的传输延迟。由于铜具有较低的电阻率，优越的抗电迁移特性和高的可靠性，能够降低金属的互连电阻，进而减小总的互连延迟效应，现已由常规的铝互连改变为低电阻的铜互连。同时降低互连之间的电容同样可以减小延迟，而寄生电容C正比于电路层绝缘介质的相对介电常数k，因此使用低k材料作为不同电路层的绝缘介质代替传统的SiO2介质已成为满足高速芯片的发展的需要。因此铜/低K介质体系逐渐取代了传统的Al/SiO2体系成为了业界的主流。在多层不限立体结构中，两个层间介质层之间通常包括刻蚀停止层，刻蚀停止层的作用是使沟槽或通孔的刻蚀深度得以精确控制及一致化。若没有刻蚀停止层，由于干法刻蚀的不均匀性、微负载效应及深宽比效应等，会使得刻蚀深度难以控制及不一致。刻蚀停止层还具有阻挡铜扩散的功能。但是刻蚀停止层会增加导线间的电容和层间电容，当工艺节点进入到28纳米，在半导体后线（back-endofline，BEOL）中，为了减小RC(resistancecapacitancedelay)延迟，已广泛采用低k介质或超低k介质作为层间介质，刻蚀停止层（EtchStopLayer，ESL）的厚度也不断减小。在金属互连线的布线工艺中，现普遍采用双大马士革结构工艺：先在介质层中开出互连沟槽和通孔，然后通过电镀或化学镀铜在互连沟槽和通孔中淀积铜，再利用化学机械抛光（CMP）将过填的铜磨去。刻蚀的互连通孔贯穿刻蚀停止层并落在下一层铜表面，必要的过刻蚀可以保证后续沉积的铜互连线与下层的铜能够接触，然而由于刻蚀停止层的厚度很薄，控制过刻蚀量显得尤为重要，因为过多的过刻蚀会对下层的铜形成损伤，在其中形成空洞等缺陷，弱化铜互连线与其之间的连接，使器件的可靠性降低。一种传统的检测通孔过刻蚀量的方法是通过两倍或三倍增厚超低k介质与下层铜之间的刻蚀停止层厚度，并检测刻蚀的深度来确定过刻蚀量，然而这种方法需要将生产线上沉积刻蚀停止层的工艺重复两遍或三遍，测试结构需要特殊制成，不能使用正常工艺流程的产品去判断，因此非常不方便，且不能进行线上的实时监测。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种有效控制过刻蚀量的方法，用于解决现有技术中由于刻蚀停止层很薄，过多的过刻蚀会损伤下层的铜且现有的检测过刻蚀量的方法非常不方便的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种有效控制过刻蚀量的方法，至少包括以下步骤：S1：提供一测试结构，所述测试结构自下而上依次包括衬底、刻蚀停止层、层间介质层及硬掩模；所述刻蚀停止层的厚度与待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的厚度相同；S2：在所述硬掩模上形成预设刻蚀图案，然后采用预设刻蚀条件对所述测试结构进行刻蚀，在所述测试结构中形成若干用于互连的盲孔；S3：测试刻蚀后的测试结构的纵截面形貌，若所述盲孔的下表面低于所述刻蚀停止层的下表面，且所述盲孔的下表面与所述刻蚀停止层下表面的之间的距离小于或等于预设过刻蚀量，则采用所述预设刻蚀条件对待刻蚀器件进行刻蚀，若不满足，则进入步骤S4；S4：调节所述预设刻蚀条件中的参数，并重复步骤S1~S3。可选地，所述测试结构中的刻蚀停止层与所述待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的制备工艺相同。可选地，于所述步骤S3中，采用扫描电子显微镜或透射电子显微镜测试刻蚀后的测试结构的纵截面形貌。可选地，于所述步骤S4中，所述预设刻蚀条件中的参数包括刻蚀时间。可选地，所述刻蚀为等离子体刻蚀。可选地，所述层间介质的材料为低k介质或超低k介质，所述低k介质满足k<3，所述超低k介质满足k<2.5。可选地，所述衬底的材料为低k介质或超低k介质，所述低k介质满足k<3，所述超低k介质满足k<2.5。可选地，所述刻蚀停止层的厚度范围是200~400埃。如上所述，本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法，具有以下有益效果：本专利技术的测试结构中刻蚀停止层的厚度与实际器件中的一致，其制备工艺与实时线上待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的制备工艺相同，且不需要预镀铜层，检测方法简单，降低了工艺调整的成本。本专利技术能够有效控制互连通孔的过刻蚀量，降低对下层铜的损伤，保证铜互连线与下层铜之间有效连接，提高器件的可靠性，并能够实时监测线上刻蚀工艺，保证产品的良率。附图说明图1显示为本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法的流程图。图2显示为本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法中测试结构的示意图。图3显示为本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法中在测试结构中形成盲孔的示意图。元件标号说明S1~S4步骤1衬底2刻蚀停止层3层间介质层4硬掩模5盲孔具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。首先请参阅图1，如图所示，显示为本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法的流程图，本专利技术的有效控制过刻蚀量的方法至少包括以下步骤：步骤S1：请参阅图2，如图所示，提供一测试结构，所述测试结构自下而上依次包括衬底1、刻蚀停止层2、层间介质层3及硬掩模4；所述刻蚀停止层2的厚度与待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的厚度相同；具体的，本实施例中，首先提供与实时生产线上相同的晶片，但不用经过预镀铜。需要指出的是，此处所谓相同的晶片是指所述晶片经历了与待刻蚀器件镀铜之前相同的工艺流程，所述晶片上可包括制作好的部件，本实施例中，所述衬底1为下一层层间介质，其下还可具有下一层铜互连等结构。所述衬底1的材料为低k介质或超低k介质，所述低k介质满足k<3，所述超低k介质满足k<2.5。然后采用实时线上刻蚀停止层的制备工艺在所述衬底1上制备出刻蚀停止层2，即所述测试结构中的刻蚀停止层2与实时生产线上待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的厚度相同。然后再采用与实时线上待刻蚀器件中对应的上一层层间介质层、硬掩模的制备工艺在所述刻蚀停止层2上依次形成层间介质层3及硬掩模4。因此，所述衬底1上的刻蚀停止层2、层间介质层3及硬掩模4的厚度分别与待刻蚀器件中的刻蚀停止层、上一层层间介质层及硬掩模厚度相同，只是所述待刻蚀器件的刻蚀停止层下具有预镀的铜层，而所述测试结构的刻蚀停止层下为衬底。所述衬底1、刻蚀停止层2、层间介质层3及硬掩模4共同形成本专利技术的测试结构。具体的，所述层间介质3的材料为低k介质或超低k介质，所述低k介质满足k<3，所述超低k介质满足k<2.5。所述刻蚀停止层的厚度范围是200~400埃。本专利技术的测试结构无需通过特殊制样增厚刻蚀停止层2的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效控制过刻蚀量的方法，其特征在于，所述有效控制过刻蚀量的方法至少包括以下步骤：S1：提供一测试结构，所述测试结构自下而上依次包括衬底、刻蚀停止层、层间介质层及硬掩模；所述刻蚀停止层的厚度与待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的厚度相同；S2：在所述硬掩模上形成预设刻蚀图案，然后采用预设刻蚀条件对所述测试结构进行刻蚀，在所述测试结构中形成若干用于互连的盲孔；S3：测试刻蚀后的测试结构的纵截面形貌，若所述盲孔的下表面低于所述刻蚀停止层的下表面，且所述盲孔的下表面与所述刻蚀停止层下表面的之间的距离小于或等于预设过刻蚀量，则采用所述预设刻蚀条件对待刻蚀器件进行刻蚀，若不满足，则进入步骤S4；S4：调节所述预设刻蚀条件中的参数，并重复步骤S1~S3。

【技术特征摘要】
1.一种有效控制过刻蚀量的方法，其特征在于，所述有效控制过刻蚀量的方法至少包括以下步骤：S1：提供一测试结构，所述测试结构自下而上依次包括衬底、刻蚀停止层、层间介质层及硬掩模；所述刻蚀停止层的厚度与待刻蚀器件中对应的刻蚀停止层的厚度相同，且不需要预镀铜层；所述刻蚀停止层的厚度范围是200～400埃；所述衬底的材料为低k介质或超低k介质，所述低k介质满足k<3，所述超低k介质满足k<2.5；S2：在所述硬掩模上形成预设刻蚀图案，然后采用预设刻蚀条件对所述测试结构进行刻蚀，在所述测试结构中形成若干用于互连的盲孔；S3：测试刻蚀后的测试结构的纵截面形貌，若所述盲孔的下表面低于所述刻蚀停止层的下表面，且所述盲孔的下表面与所述刻蚀停止层下表面的之间的距离小于或等于预设过刻蚀量，则采用所述预设刻蚀条件对待刻蚀器件进行刻蚀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏达，张城龙，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31