半导体加工中的原位校准结构和使用方法技术

公开了半导体材料层沉积和移除过程的原位校准的系统和方法。包括一个或多个校准过孔或柱的测试结构组相应地用于精确监视诸如电镀和抛光的过程。测试结构特征和产品特征之间的已知(例如，经验确定的)关系能够监视晶圆加工进展。在加工循环期间对一个或多个校准特征的光学检查允许动态操作条件调整，并当已经实现期望产品特征特性时精确停止加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体加工中的原位校准结构和使用方法
本专利技术通常涉及集成电路制造领域，并且具体涉及在晶圆沉积(例如电镀)和/或打薄(例如化学机械抛光，CMP)过程期间和用于确定用于这些过程的端点的测试结构和改进的原位直接反馈监视深度。
技术介绍
已经开发了用于将两个硅晶圆键合在一起以形成新的晶圆(诸如图1A所示的晶圆2，其包括直接键合杂化(DBH)结构4)的半导体晶圆键合过程。DBH加工可以在焦平面阵列的形成中被使用，焦平面阵列包括堆放在包括模拟和数字集成电路6的读出集成电路(ROIC)8上的检测器晶圆14，产生了SiPIN混合传感器。在检测器晶圆14和集成电路6之间可以找到金属接触层10和金属插入器层(例如互连柱16)，其中绝缘(例如氧化物)层12封装金属结构。检测器晶圆14可以通过能够使被嵌入在一个或多个绝缘层12内的金属互连柱16形成插入器连接的氧化物键合来被键合到ROIC8。关于示例性3D堆放晶圆的附加信息可以在W.A.Rradford等人，红外技术和应用XXXI，Proc.ofSPIEVol.5783，“TheThirdGenerationFPADevelopmentStatusatR本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对材料沉积过程进行原位校准的方法，包括以下步骤：在大致相同的沉积条件下，在基板上的光刻胶层中形成的产品特征和至少第一校准过孔中的每个内沉积材料，其中所述第一校准过孔具有横截面尺寸，使得当所述材料在大致相同的沉积条件下被沉积在所述产品特征和所述第一校准过孔内时，在所述产品特征内的材料高度达到所选高度的大致相同的沉积时间处所述第一校准过孔内的材料高度超过所述光刻胶层的高度；确定沉积到所述第一校准过孔中的材料高度是否超过所述光刻胶层的高度；以及如果沉积到第一校准中的材料高度已经超过所述光刻胶层的高度，则停止沉积过程，否则重复沉积步骤和高度确定步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.15 US 15/070,3841.一种对材料沉积过程进行原位校准的方法，包括以下步骤：在大致相同的沉积条件下，在基板上的光刻胶层中形成的产品特征和至少第一校准过孔中的每个内沉积材料，其中所述第一校准过孔具有横截面尺寸，使得当所述材料在大致相同的沉积条件下被沉积在所述产品特征和所述第一校准过孔内时，在所述产品特征内的材料高度达到所选高度的大致相同的沉积时间处所述第一校准过孔内的材料高度超过所述光刻胶层的高度；确定沉积到所述第一校准过孔中的材料高度是否超过所述光刻胶层的高度；以及如果沉积到第一校准中的材料高度已经超过所述光刻胶层的高度，则停止沉积过程，否则重复沉积步骤和高度确定步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所沉积的材料高度是否还包括在光学上识别沉积在所述第一校准过孔中的材料高度何时超过所述光刻胶层的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中在光学上识别沉积在所述第一校准过孔中的材料高度包括观察在所述光刻胶层的高度处所沉积的材料中的不平滑效果和从而所形成特征的尺寸增加中的至少一个。4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：确定附加校准过孔的附加横截面尺寸，所述附加校准过孔具有与所述第一校准过孔不同且彼此不同的尺寸，并且使得相应校准过孔的每个中的材料高度在给定的沉积时间和沉积条件处大于所述产品特征内的材料高度，并且当在大致相同的沉积条件下沉积到相应的校准过孔中的材料超过光刻胶的高度时，指示沉积在所述产品特征中的材料的已知高度；在所述光刻胶层的测试区域内形成具有附加确定的横截面尺寸的附加校准过孔；以及通过观察材料沉积在所述附加校准过孔中并且材料超过光刻胶的高度来监视沉积在所述产品特征中的金属高度。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一校准过孔和所述附加校准过孔被充分地隔开以便在光学上是可区分的。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一校准过孔两侧是所述附加校准过孔。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料沉积包括金属电镀过程。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试区域与所述产品区域充分地隔开以便降低改变场效应的沉积速率。9.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于确定沉积到所述第一校准过孔中的材料高度还未超过所述光刻胶层的高度而调整所述沉积过程的操作条件。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：提供基板；在所述基板上沉积光刻胶层；在所述光刻胶层的产品区域内形成延伸通过所述光刻胶层的高度的产品特征；确定所述第一校准过孔的横截面尺寸；以及在所述光刻胶层的不同于产品区域的测试区域内形成具...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·P·基尔科因，罗伯特·M·爱默生，迈克尔·V·利果里，
申请(专利权)人：雷索恩公司，
类型：发明
国别省市：美国,US