一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法技术

本发明专利技术提供一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法，提供一晶圆，晶圆表面依次覆盖有介质层和介质阻挡层，其中，介质层中预设有多个金属互连结构，其两侧设置有一密封结构，密封结构采用与金属互连结构相同的制造工艺，金属互连结构还连接一引线结构，还包括以下步骤：以平行于金属互连结构的长度和宽度方向做切割线，对晶圆进行切割，得到多组待测样品；通过一铝线将导电结构与一底座进行连接；在一预定条件下，通过一测试机台对每个待测样品进行电阻测试；收集电阻数据，绘制电阻‑时间关系曲线；并计算孔道连通性参数；有益效果：可以方便地对后端多孔介质层的孔道连通性进行原位测量，完成量化评价，为工艺的评估和改善提供依据。

A method to detect the connectivity of dielectric layer on wafer

The invention provides a method for detecting the connectivity of the channel of the dielectric layer on the wafer, providing a wafer. The wafer surface is covered with a medium layer and a dielectric barrier layer in turn. In the medium layer, there are a number of metal interconnect structures, and a sealing structure is arranged on both sides. The sealing structure is used to produce the same manufacturing worker with the metal interconnect structure. The metal interconnect structure also connects with a lead structure. It also includes the following steps: cutting lines parallel to the length and width of the metal interconnect structure, cutting the wafer and getting a number of samples to be measured; connecting the conductive structure with a base through an aluminum wire; through a test machine under a predetermined condition. The resistance test of each sample is carried out, the resistance data is collected, the time relation curve of the resistance is drawn, and the connectivity parameters of the channel are calculated. The beneficial effect is that the in situ measurement of the pore channel of the porous media layer on the back end can be conveniently measured, and the quantitative evaluation can be completed, which provides the basis for the evaluation and improvement of the process.

【技术实现步骤摘要】
一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法。
技术介绍
随着元器件的不断小型化和集成电路的不断大规模化，后端的RC延迟成为影响集成电路信号处理速率的重要因素。RC延迟为集成电路上导线电阻和层间寄生电容之间产生的延迟。为了降低后端互连线的RC延迟，在当前高技术节点(如28nm和55nm)工艺中，往往通过增加金属互连线之间填充介质的孔隙率来减小填充介质的介电常数，从而降低RC延迟。但是，增加介质孔隙率后会对集成电路的性能、良率等造成一些不利的影响，如介质的机械强度下降，更容易受到制造工艺中等离子轰击的影响，介质和互连线更容易遭受金属离子和水汽的扩散的影响等。显然，无论是介电常数的降低，还是上述不利影响，都与孔道的连通性有关。比如，在同样的孔隙率下，孔之间相互孤立的结构远比相互连通的结构更能抑制金属离子、水汽扩散，同时还具有更好的介质和互连线可靠性。所以，如果能够实现对多孔介质层孔道连通性的原位监测，将有利于揭示工艺、孔结构和性能、可靠性之间的联系，从而给工艺的优化和改进提供依据。现有技术中对于薄膜多孔介质层孔道连通性的测量方法包括有气体吸附法、椭偏仪法、X射线或中子小角散射法和正电子素湮灭法等。气体吸附法需要测量吸附前后多孔介质的重量变化。但是，对于由较厚的基板支撑并含有大量金属互连线的后端多孔薄膜来说，这种方法缺乏准确性。椭偏仪法是一种光学方法，需要测量多孔介质层在填充某种非润湿流体前后折射率和偏振情况的变化。但由于很难知道含有金属线后介质的真实折射率，也无法准确计算其孔结构。X射线或中子小角散射法也需要比较多孔介质层在填充某种非润湿流体前后散射谱的变化，并且它还需要将多层膜堆叠起来以增加厚度从而增加散射强度和探测灵敏度。由于光、X射线或中子在介质中的传播会受到大量金属互连线的干扰，同样无法准确计算其孔结构正电子素湮灭法是通过测量正电子素的湮灭寿命谱来表征孔结构的，由于正电子素对各种尺寸的缺陷(空位、孔洞、杂质等)都比较敏感，它对孔洞的探测也容易受到介质中的金属线及金属/介质界面缺陷的干扰，导致低估其孔道连通性。另外，现有的几种方法均操作复杂，且都需要精密昂贵的仪器，成本较高。所以，它们都不于进行晶圆上多孔介质层孔连通性的原位测量。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法，提供一晶圆，所述晶圆表面依次覆盖有一介质层和一介质阻挡层，其特征在于，所述介质层中预设有复数个金属互连结构，每个所述金属互连结构两侧设置有一密封结构，所述密封结构采用与所述金属互连结构相同的制造工艺，所述金属互连结构还连接一预设的引线结构，还包括以下步骤：步骤S1，预设一组第二预定距离值，并从中选取一第二预定距离为当前第二预定距离；步骤S2，以平行于所述金属互连结构的长度方向，且距所述金属互连结构的边缘一第一预定距离的直线为第一切割线，以平行于所述金属互连结构的宽度方向，且距所述金属互连结构的边缘所述当前第二预定距离的直线为第二切割线，对复数个所述金属互连结构中的至少2个进行切割，得到一组待测样品；步骤S3，判断是否有未使用的所述第二预定距离，若有，选取一未使用的所述第二预定距离作为所述当前第二预定距离值，进行步骤S2；若无，进行步骤S4；步骤S4，通过铝线将所述引线结构与一底座进行连接；步骤S5，在一预定条件下，通过一测试机台对每个所述待测样品进行电阻测试；步骤S6，收集每个所述待测样品的电阻数据，绘制每个所述待测样品的电阻-时间关系曲线；步骤S7，根据所述电阻-时间关系曲线与对应的所述第二预定距离计算孔道连通性参数。其中，所述金属互连结构为一具有一预定长度的金属互连线。其中，所述金属互连结构通过一金属阻挡层与所述介质层进行隔离。其中，所述导电结构包括四个金属焊盘，每两个所述金属焊盘通过一引线连接所述金属互连结构的一端。其中，所述预定长度为5μm。其中，所述底座为一带有引脚的底座，通过所述引脚进行所述电阻测试。其中，所述密封结构与所述金属互连结构的间距为工艺允许的最小间距。其中，所述第二预定距离大于所述预定长度的十倍。其中，所述步骤S3中，所述预定条件包括温度不低于300℃，气氛为空气或含水汽的气氛。其中，所述步骤S5中，所述孔道连通性参数为迂曲分形维数，所述迂曲分形维数的计算方法为：式中，为所述测试样品的电阻变化速率，Dt为迂曲分形维数，l为第二预定距离。有益效果：本方法可以方便地实现后端介质层的孔道连通性的量化评价，为工艺的评估和改善提供依据。通过原位测量，消除了使用其他方法时可能引入的其他干扰因素；避免专门制造空片所造成的浪费，测试结果可以反映所有工艺过程对介质的影响。同时，无需对晶圆上的介质层进行诸如研磨、剥离等复杂操作，可以有效减少试验难度和成本。附图说明图1为本专利技术一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法具体实施例的步骤流程图；图2为本专利技术一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法具体实施例中金属互连结构的布局示意图；图3为本专利技术一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法具体实施例中金属互连结构的截面示意图；图4为本专利技术一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法具体实施例中待测样品电阻测量方式的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图1、图2、图3和图4所示，提出一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法，提供一晶圆，所述晶圆表面依次覆盖有一介质层23和一介质阻挡层21，其中，所述介质层23中预设有一金属互连结构11，所述金属互连结构11两侧设置有一密封结构12，所述密封结构12采用与所述金属互连结构11相同的制造工艺，所述金属互连结构11还连接一预设的导电结构，还包括以下步骤：步骤S1，预设一组第二预定距离值，并从中选取一第二预定距离为当前第二预定距离；步骤S2，以平行于所述金属互连结构11的长度方向，且距所述金属互连结构11的边缘一第一预定距离的直线为第一切割线142，以平行于所述金属互连结构11的宽度方向，且距所述金属互连结构11的边缘当前第二预定距离13的直线为第二切割线141，对复数个所述金属互连结构11中的至少2个进行切割，得到一组待测样品；步骤S3，判断是否有未使用的所述第二预定距离，若有，选取一未使用的所述第二预定距离作为所述当前第二预定距离值，进行步骤S2；若无，进行步骤S4；步骤S4，通过一铝线将所述引线结构与一底座进行连接；步骤S5，在一预定条件下，通过一测试机台对每个所述待测样品进行电阻测试；步骤S6，收集每个所述待测样品的电阻数据，绘制每个所述待测样品的电阻-时间关系曲线；步骤S7，根据所述电阻-时间关系曲线与对应的所述第二预定距离13计算孔道连通性参数。上述技术方案中，介质层23为一多孔介质层。通过上述技术方案，从晶圆上切割待本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法，提供一晶圆，所述晶圆表面依次覆盖有一介质层和一介质阻挡层，其特征在于，所述介质层中预设有复数个金属互连结构，每个所述金属互连结构两侧设置有一密封结构，所述密封结构采用与所述金属互连结构相同的制造工艺，所述金属互连结构还连接一预设的引线结构，还包括以下步骤：步骤S1，预设一组第二预定距离值，并从中选取一第二预定距离为当前第二预定距离；步骤S2，以平行于所述金属互连结构的长度方向，且距所述金属互连结构的边缘一第一预定距离的直线为第一切割线，以平行于所述金属互连结构的宽度方向，且距所述金属互连结构的边缘所述当前第二预定距离的直线为第二切割线，对复数个所述金属互连结构中的至少2个进行切割，得到一组待测样品；步骤S3，判断是否有未使用的所述第二预定距离，若有，选取一未使用的所述第二预定距离作为所述当前第二预定距离值，进行步骤S2；若无，进行步骤S4；步骤S4，通过铝线将所述引线结构与一底座进行连接；步骤S5，在一预定条件下，通过一测试机台对每个所述待测样品进行电阻测试；步骤S6，收集每个所述待测样品的电阻数据，绘制每个所述待测样品的电阻‑时间关系曲线；步骤S7，根据所述电阻‑时间关系曲线与对应的所述第二预定距离计算孔道连通性参数。...

【技术特征摘要】
1.一种检测晶圆上介质层孔道连通性的方法，提供一晶圆，所述晶圆表面依次覆盖有一介质层和一介质阻挡层，其特征在于，所述介质层中预设有复数个金属互连结构，每个所述金属互连结构两侧设置有一密封结构，所述密封结构采用与所述金属互连结构相同的制造工艺，所述金属互连结构还连接一预设的引线结构，还包括以下步骤：步骤S1，预设一组第二预定距离值，并从中选取一第二预定距离为当前第二预定距离；步骤S2，以平行于所述金属互连结构的长度方向，且距所述金属互连结构的边缘一第一预定距离的直线为第一切割线，以平行于所述金属互连结构的宽度方向，且距所述金属互连结构的边缘所述当前第二预定距离的直线为第二切割线，对复数个所述金属互连结构中的至少2个进行切割，得到一组待测样品；步骤S3，判断是否有未使用的所述第二预定距离，若有，选取一未使用的所述第二预定距离作为所述当前第二预定距离值，进行步骤S2；若无，进行步骤S4；步骤S4，通过铝线将所述引线结构与一底座进行连接；步骤S5，在一预定条件下，通过一测试机台对每个所述待测样品进行电阻测试；步骤S6，收集每个所述待测样品的电阻数据，绘制每个所述待测样品的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑辉，尹彬锋，陈雷刚，周柯，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31