开口内底部薄膜剩余厚度的判别方法技术

本发明专利技术提供一种开口内底部薄膜剩余厚度的判别方法，适用于检测一集成电路内的一开口，包括下列步骤：提供一基底；形成一介电层于该基底上；于该介电层内形成一开口；将该基底接地；利用一扫描型电子显微镜扫描该基底，以产生一电压对比影像；判定该开口内的该电压对比影像的一灰阶；以及采用该灰阶以判定位于该开口内底部的该介电层的剩余厚度。本发明专利技术所述的开口内底部薄膜剩余厚度的判别方法，可判定介层物／接触物开口的剩余厚度，精准地调整蚀刻接触蚀刻停止层的蚀刻程序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于集成电路制作过程中即时侦测介层物/接触物(via/contact)蚀刻程序的方法，且特别是关于一种采用扫描型电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)判定介层物/接触物开口(via/contact opening)内底部介电层剩余厚度的方法。
技术介绍
超大型集成电路中主要仰赖介层物/接触物开口(或沟槽)以电性连接不同区域或不同膜层间的元件。如此的介层物/接触物开口需要仰赖可靠的蚀刻程序而形成。然而，于制作深次微米(deepsub-micron)尺寸的介层物接触开口时所产生的缺陷问题极容易造成良率的损失。因此，便需最适化制作介层物/接触物开口的制程，并适度控制其制程容忍度，而于制造的先期阶段降低或避免起因于制程参数偏移或晶圆-晶圆间介电层膜厚变化所导致的可能的介层物/接触物毁损情形。由于蚀刻率的不一致以及不同晶圆间薄膜本质与厚度可能不一致等因素，故需要施行一定量的过度蚀刻以确保于晶圆上的整体蚀刻，因此以得到适当的电性接触情形。通常，过度蚀刻程序通常采用于蚀刻终点后增加10％～20％的蚀刻时间所达成。当于非平整轮廓上采用非等向性蚀刻时，过度蚀刻可采用于蚀刻终点后增加50％以上的蚀刻时间所达成。然而，随着集成电路尺寸缩减的趋势，上述过度蚀刻的程度也随着显著减低。由于蚀刻制程的选择率，过度蚀刻一接触开口将造成其下方膜层，例如位于源极/漏极区上的薄金属硅化层，被完全蚀刻去除。此外，过度蚀刻亦极可能形成接触物穿透位于源极/漏极区下方的浅P-N结的情形。对于瞄准于下方金属层上的介电阻障物的介层物蚀刻制程而言，其亦需要避免介电阻障物的过度蚀刻。否则，将可能露出铜层并于过度蚀刻步骤中造成飞溅现象，进而对于元件可靠度形成影响。通常，形成介层物/接触物的制程的监控可通过量测连接于数以千计相互串联的介层物/接触物的一长链的电阻值所达成，其中通常上述介层物/接触物是设置于切割道上或位于晶圆上的一样本晶片中，以节省晶片空间。通过将一电流通过上述长链与已知的一量测电压，进而量测得到一平均接触电阻。如此可监控制程状态与结构，并可用于量测批货与批货间(lot-to-lot)的差异。然而，以上方法仍具有下述缺点。当显现高阻值时，其可能显现出来自不同因素的问题，例如蚀刻不足、过度蚀刻及/或蚀刻残留物、不良金属沉积、接触区域内的孔洞或于后续制程中所引起的其他问题。如此将无法有效地辨别出为蚀刻不足或过度蚀刻。此外，上述测试无法于导电线路完成前施行。因此增加了制造成本。近来，电子束检测系统，或采用其最基本型态的扫描型电子显微镜已被证实为可用于显像如介层物接触短路的电子缺陷的一有效工具。当主要电子束扫描过检测区后，将于其表面上产生低能量(约5eV)的二次电子(secondary electrons)由二次电子检测器所搜集，进而形成一影像。由于所使用材料或不正常导电特性缺陷部分显现出二次电子场的差异，因此将于受检表面呈现出不平均的正或负电性。带负电的表面倾向于发射出更多二次电子至信号检测器，因此较为明亮，而带正电荷的表面则倾向于吸引更多二次电子而减少了二次电子至信号检测器因而较为暗沉。上述表现即为电压对比。电压对比可粗略地分辨出介层接触开口为蚀刻不足或过度蚀刻。然而，其仍缺乏分辨过度蚀刻或过度蚀刻程度的灵敏度，因此并不适用于先进制程的检测。美国第6,815,345号专利叙述了一种半导体元件制作时用于检测介层物/接触物开口是否过度蚀刻或蚀刻不足的方法与装置。其揭示了用于检测介层物/接触物开口的一简单结构，包括形成于一介电层中的具有不同尺寸与设置密度的介层物/接触物开口。上述介电层的厚度与表面型态则对应了用于制造实际元件的功能晶片中的厚度与型态。于上述简单结构内的介层物/接触物开口与功能晶片内的开口是同时形成且由于微负载(micro-loading)效应而将有不同的蚀穿情形。当蚀刻不足的厚度介于一临界值时，于一特定主要电子束能量与电流量下所述开口内的电压对比自亮转暗。美国第6,815,345号专利所提供的方法可用于判定是否过度蚀刻或蚀刻不足，亦包括当介电层被蚀穿的情形与残留有一极厚膜层的情形。然而，其无法定量过度蚀刻或蚀刻不足的程度，当残留有一薄膜时，特别为少于50埃的一薄膜时，上述方法将无法测定剩余膜层的厚度。然而，为了精确地调整蚀刻程序，便需要了解位于介层物/接触物底部的剩余厚度。因此，便需要一种适用于蚀刻程序的较准确的判定方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种，适用于检测一集成电路内的一开口，包括下列步骤提供一基底；形成一介电层于该基底上；于该介电层内形成一开口；将该基底接地；利用一扫描型电子显微镜扫描该基底，以产生一电压对比影像；判定该开口内的该电压对比影像的一灰阶；以及采用该灰阶以判定位于该开口内底部的该介电层的剩余厚度。本专利技术所述的，于该介电层与该开口下方具有一虚拟接地区域。本专利技术所述的，采用该灰阶以判定位于该开口内底部的该介电层的剩余厚度的步骤更包括形成多个样本开口；利用一扫描型电子显微镜扫描所述样本开口，以产生多个电压对比影像；判定所述电压对比影像与所述样本开口的灰阶；量测位于所述样品开口内底部的剩余厚度；以及采用所述灰阶与所述剩余厚度以建立一关系。本专利技术所述的，该开口为一介层物开口或一接触物开口。再者，本专利技术提供了一种，适用于检测一集成电路内的一开口，包括下列步骤提供一基底；形成一蚀刻停止层于该基底上；形成一介电层于该蚀刻停止层上；于该介电层内形成一开口，该开口自该介电层的一顶面延伸进入该蚀刻停止层；施行一校正程序，以产生灰阶与剩余膜厚间的一相对关系；将该基底接地；利用一扫描型电子显微镜扫描该基底，以产生一电压对比影像；判定该开口内的该电压对比影像的一灰阶；以及比对该灰阶与该相对关系以判定位于该开口内底部的该蚀刻停止层的剩余厚度。本专利技术所述的，产生该相对关系包括下列步骤形成多个样本开口；利用一扫描型电子显微镜扫描所述样本开口，以产生多个电压对比影像；判定所述电压对比影像与所述样本开口的灰阶；量测位于所述样品开口内底部的剩余厚度；以及采用所述灰阶与所述剩余厚度以建立该相对关系。本专利技术所述的，该相对关系是采用一校正曲线所表示。本专利技术所述的，该扫描是采用具有大于50eV的着陆能量且少于一最大容忍着陆能量的一电子束所达成。本专利技术所述的，该开口为一介层物开口或一接触物开口。再者，本专利技术提供了一种，适用于检测一集成电路内的一开口，包括下列步骤提供一第一开口与一第二开口；利用一电子束扫描该第一开口与第二开口，以产生各自的电压对比影像；透过所述电压对比影像以判定该第一开口的一第一灰阶以及该第二开口的一第二灰阶；量测该第一开口内的第一剩余厚度；以及采用该第一剩余厚度与该第一灰阶与第二灰阶间的比例以判定该第二开口内的一第二剩余厚度。本专利技术所述的，更包括下列步骤提供大体相似该第一开口的一第三开口；采用一电子束扫描该第三开口以产生另一电压对比影像；由该另一电压对比影像判定该第三开口的一第三灰阶，其中该第三灰阶是介于该第一灰阶与第二灰阶之间；以及判定介于该第一剩余厚度与第二剩余厚度之间的一第三剩余厚度。本专利技术所述的，该第一开口与该第二开口是位于同一晶圆内。本专利技术所述的，该第一开口与该第二开口是位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开口内底部薄膜剩余厚度的判别方法，其特征在于，适用于检测一集成电路内的一开口，包括下列步骤：提供一基底；形成一介电层于该基底上；于该介电层内形成一开口；将该基底接地；利用一扫描型电子显微镜扫描该基 底，以产生一电压对比影像；判定该开口内的该电压对比影像的一灰阶；以及采用该灰阶以判定位于该开口内底部的该介电层的剩余厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈国香，雷明达，王永智，黄加星，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]