一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置，属于半导体技术领域。所述分析方法包括：将测试样品放置在样品室内；调整离子束的条件，并设置溅射离子的信号收集条件；采用所述离子束轰击所述测试样品表面；收集所述测试样品表面的所述溅射离子；以及分析所述溅射离子的质量信号，获取所述测试样品中微量元素的含量和分布。通过本发明专利技术提供的半导体制程中微量元素的分析方法及装置，准确测量微量元素含量与深度分布，以及测量基底上不同层之间的界面分界以及各层厚度。层之间的界面分界以及各层厚度。层之间的界面分界以及各层厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置


[0001]本专利技术属于半导体
，特别涉及一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断发展，半导体器件的一个发展趋势是微小化和集成化，因此，常采用导电荷散热性能较好的金属(例如铜)薄膜制作金属导线以连接各电路元件。在采用电镀法生长铜薄膜时，在电镀槽中会使用到有机添加剂，添加剂中含有碳、氧或氯等元素，在制备的铜层中可能会残留碳、氧或氯等杂质，杂质含量会影响产品电性测试和可靠性测试结果。且在半导体器件中，不同功能层之间的界面分界以及各层厚度，亦会影响产品电性。目前，尚未有可靠的方法测试铜层中杂质元素的含量及深度分布，也无法准确获得各层之间的界面分界以及各层厚度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置，通过本专利技术提供的一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置，可以准确测量杂质元素的残留量及深度分布，以及测量基底上不同层之间的界面分界以及各层厚度。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供一种半导体制程中微量元素的分析方法，包括：
[0006]将测试样品放置在样品室内；
[0007]调整离子束的条件，并设置溅射离子的信号收集条件；
[0008]采用所述离子束轰击所述测试样品表面；
[0009]收集所述测试样品表面的所述溅射离子；以及
[0010]分析所述溅射离子的质量信号，获取所述测试样品中微量元素的含量和分布。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述测试样品放置在所述样品室的步骤包括：
[0012]将所述测试样品放置在过渡仓，且所述过渡仓与所述样品室之间设置有储存室；
[0013]当所述过渡仓和所述储存室的环境到达第一预设真空度后，将所述测试样品转移至所述储存室；
[0014]当所述储存室和所述样品室的环境到达第二预设真空度后，将所述测试样品转移至所述样品室。
[0015]在本专利技术一实施例中，所述离子束由离子源射出，且所述离子源类型为O
2+
或Cs
+
中的一种。
[0016]在本专利技术一实施例中，所述离子束轰击所述测试样品的分析区域，所述分析区域在离子束作用下，产生所述溅射离子。
[0017]在本专利技术一实施例中，所述微量元素的分析方法包括：
[0018]使用接收系统收集所述分析区域的所述溅射离子；
[0019]使用数据处理系统，分析所述溅射离子的质量信号。
[0020]在本专利技术一实施例中，所述接收系统接收的所述溅射离子为
133
Cs
63
Cu
+
、
133
Cs
212
C
+
、
133
Cs
216
O
+
、
133
Cs
235
Cl
+
、
133
Cs
214
N
+
和
133
Cs
228
Si
+
。
[0021]在本专利技术一实施例中，所述离子源电压为10～18KV。
[0022]在本专利技术一实施例中，所述离子源的束流强度为30～120nA。
[0023]在本专利技术一实施例中，所述接收系统包括第一溅射光圈，且所述第一溅射光圈的直径为350～1000μm。
[0024]本专利技术还提供一种半导体制程中微量元素的分析装置，包括：
[0025]离子源，以发射离子束；
[0026]样品室，与所述离子源连接；
[0027]接收系统，与所述离子源连接，且所述离子源和所述接收系统设置在所述样品室的一侧；以及
[0028]数据处理系统，与所述接收系统连接。
[0029]综上所述，本专利技术提供的一种半导体制程中微量元素的分析方法及装置，采用离子束对测试样品进行轰击，并对测试样品的溅射离子进行收集和分析，精确测量测试样品中微量元素的浓度和深度分布，且对准确测量测试样品中的界面分界以及各层厚度。分析方法对微量元素响应强度高，分析速度快，测试样品制作简单，测试样品无需特殊处理，待测试样品可直接上机分析，且在分析过程中对测试样品的破坏度较低。
[0030]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术一实施例的半导体制程中微量元素分析方法流程图。
[0033]图2为本专利技术一实施例中测试样品结构示意图。
[0034]图3为本专利技术一实施例中微量元素分析装置示意图。
[0035]图4为一实施例中离子源为O
2+
时溅射离子的相对灵敏度系数。
[0036]图5为一实施例中离子源为Cs
+
时溅射离子的相对灵敏度系数。
[0037]图6为本专利技术一实施例中测试样品的测试结果。
[0038]标号说明：
[0039]1过渡仓；2储存室；3样品室；4离子源；5接收系统；6数据处理系统；11分析设备；10测试样品；110衬底；120电介质层；130阻挡层；140金属层；S10
‑
S14步骤。
具体实施方式
[0040]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前提下所获得的所有其它
实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]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。
[0042]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0043]在制备半导体器件时，制备条件会影响制备的半导体器件的性能，例如在制备金属导线时，例如金属导线为铜导线时，在电镀铜金属时通常需要在含有各种添加剂和平坦剂(Leveling Agents)的硫酸铜(CuSO4)以及硫酸(H2SO4)的水性溶液中进行。其中，加速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，包括：将测试样品放置在样品室内；调整离子束的条件，并设置溅射离子的信号收集条件；采用所述离子束轰击所述测试样品表面；收集所述测试样品表面的所述溅射离子；以及分析所述溅射离子的质量信号，获取所述测试样品中微量元素的含量和分布。2.根据权利要求1所述的半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，所述测试样品放置在所述样品室的步骤包括：将所述测试样品放置在过渡仓，且所述过渡仓与所述样品室之间设置有储存室；当所述过渡仓和所述储存室的环境到达第一预设真空度后，将所述测试样品转移至所述储存室；当所述储存室和所述样品室的环境到达第二预设真空度后，将所述测试样品转移至所述样品室。3.根据权利要求1所述的半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，所述离子束由离子源射出，且所述离子源类型为O
2+
或Cs
+
中的一种。4.根据权利要求3所述的半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，所述离子束轰击所述测试样品的分析区域，所述分析区域在离子束作用下，产生所述溅射离子。5.根据权利要求4所述的半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，所述微量元素的分析方法包括：使用接收系统收集所述分析区域的所述溅射离子；使用数据处理系统分析所述溅射离子的质量信号。6.根据权利要求5所述的半导体制程中微量元素的分析方法，其特征在于，所述接收系统接收的所述溅射离子为
133

【专利技术属性】
技术研发人员：徐传芹，黄小迪，张雷，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：