检测铝连接线过热缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种检测铝连接线过热缺陷的方法，在晶圆的铝连线层以及钛／氮化钛阻挡层沉积完成后，沉积包含多个层间介质子层的层间介质，在任意一个或者多个层间介质子层沉积完成后，执行如下步骤：用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射和／或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差距超过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常；如果没有超过阈值，则判定该层间介质子层正常。本发明专利技术方案能够及时可靠地检测出铝连接线过热缺陷，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路(IC)制造
，特别涉及检测铝连接线过热缺 陷的方法。
技术介绍
芯片金属化是应用化学或物理处理方法在芯片上淀积导电金属薄膜的过程。这一 过程与介质的淀积紧密相连，金属线在集成电路中传导信号，介质层则保证信号不受邻近 金属线的影响。金属化对于不同金属连接有专门的术语名称。互连(interconnect)意指 由导电材料制成的连接线将电信号传输到芯片的不同部分。在半导体集成电路制造业中，最早且最普遍用作连接线的金属是铝。图1所示芯 片上的铝连接线截面的示意图。其中左图为正常情况下的截面。在铝103a构成的连接线 的上层有一层钛/氮化钛102a，铝连接线的下层有一层钛/氮化钛104a，钛/氮化钛10 和钛/氮化钛10 形成阻挡层。然后在钛/氮化钛10 的上面，生长作为层间介质IOla 的氧化物薄膜。在生长上面的氧化物薄膜时会要求特定的温度。由于铝的熔点较低且活性较高， 如果温度超过特定值，下面的铝会和钛反应，形成导电性差的铝钛混合相，从而使金属连线 电阻值升高，芯片整体失效，这被称为铝连接线过热缺陷。出现铝连接线过热缺陷的截面 如图1中的右图所示，铝10 和上层的钛/氮化钛102b之间形成了不规则的铝钛混合相 105，铝10 和下层的钛/氮化钛104b之间形成不规则的铝钛混合相。这种缺陷不易检测，目前常用的明场和暗场检测方法是用激光束对芯片进行扫 描，如果出现了铝钛混合相的缺陷区域，铝连接线与阻挡层的界面对激光的反射就会与正 常情况存在差异，所能观察的现象就是缺陷区域的颜色与正常情况下有所差别，因此可以 根据缺陷区域的微弱颜色差异来发觉，但是并不可靠。另外这种检测方法速度慢，当发现异 常时，已经有大量的芯片经过了有问题的生产步骤，损失变大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提出一种，能够及时 可靠地检测出铝连接线过热缺陷。本专利技术实施例提出的一种，在晶圆的铝连线层以及 钛/氮化钛阻挡层沉积完成后，沉积包含多个层间介质子层的层间介质，在任意一个或者 多个层间介质子层沉积完成后，执行如下步骤用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射 和/或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差 距超过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常；如果没有超过阈值，则判定该层间 介质子层正常。所述连续光谱的光束的光源为氙光灯。所述将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较包括计算理论光谱图和实际光谱图的匹配因子；判断计算得到的匹配因子的值是否小于预先设定的门限值，如果小于，说明理论 光谱与实际光谱的差距超过了阈值。所述判定最后沉积的层间介质子层出现异常之后，进一步包括发出告警信息或 者停止运行沉积层间介质子层的相应设备。从以上技术方案可以看出，采用椭圆偏光计接收晶圆的反射、折射和/或散射光 线，通过实际光谱与理论光谱的比较来判断是否出现铝连接线过热缺陷，相对于现有技术 中常采用的明场和暗场检测方法，可以大大提高检测的准确性。附图说明图1为芯片上的铝连接线截面的示意图，其中左图为正常情况，右图为出现铝连 接线过热缺陷的情况；图2为本专利技术实施例提出的检测铝连接线过热缺陷的流程图；图3为本专利技术的一个实施例中椭圆偏光计得到的光谱图像。具体实施例方式本专利技术提供一种应用椭圆偏振光检验铝连接线过热缺陷的方法。应用此方法，检 测快，可靠性高，可以比目前常用的明场和暗场检测方法更早的发现问题，减少损失。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步 的详细阐述。在晶圆的铝连线层以及钛/氮化钛阻挡层沉积完成后，会沉积层间介质。根据不 同的性能需求，层间介质可能包括一个以上的子层，每个子层用一套沉积步骤进行沉积，每 个子层的材料可能不同。本专利技术提供的方法如下在形成层间介质的过程中，任何一个子层 沉积完成后，增加一个检测步骤用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射 和/或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差 距超过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常，如果没有超过阈值，则判定该层间 介质子层正常。所述具有连续光谱的光束可以是氙光灯。该步骤可以增加在任何一个层间介质子层沉积步骤之后，也可以增加在根据以往 经验较容易出现铝过热缺陷的层间介质子层沉积步骤之后。假如设计的晶圆膜结构自下到上为铝层、钛/氮化钛层和掺氟的二氧化硅层。本 专利技术实施例的铝连接线过热缺陷的流程如图2所示，包括如下步骤步骤201 根据所设计的膜结构，建立相应的运算模型，计算出理论光谱；步骤202 当晶圆的一个层间介质子层沉积后，用具有连续光谱的光束倾斜照射 晶圆表面，用椭圆偏光计区收集晶圆的反射、折射和/或散射光线，做出实际光谱。步骤203 计算理论光谱和实际光谱的匹配因子，该匹配因子取值介于0和1的 数，当理论光谱和实际光谱完全重合时，匹配因子取值为1 ；当两者完全不重合时，匹配因子取值为0。正常的工艺条件下，匹配因子为一个接近于1的稳定数值。当设备或工艺条件异 常导致铝过热时，铝会和与其接触的钛和氮化钛发生反应，从而膜结构变化。这时用椭圆偏 光计收到的光谱会和正常条件下不一样，匹配因子会有显著的下降。步骤204:判断计算得到的匹配因子的统计方差是否小于预先设定的门限值，如 果小于，说明理论光谱与实际光谱的差距超过了阈值，进行相应的故障处理。所述故障处 理可以是发出告警信息等待操作人员处理，或者直接停止运行沉积层间介质子层的相应设 备。如果大于，则表明情况正常，不做任何特殊处理。本专利技术方案采用椭圆偏光计接收晶圆的反射、折射和/或散射光线，通过实际光 谱与理论光谱的比较来判断是否出现铝连接线过热缺陷，相对于现有技术中常采用的明场 和暗场检测方法，可以大大提高检测的准确性。如图3所示为本专利技术的一个实施例中椭圆偏光计得到的光谱图像。横坐标表示光 的波长，纵坐标表示频谱强度。其中，301表示理论计算得到的光谱，302表示正常情况的光 谱，303表示出现铝连接线过热缺陷情况的光谱。可以看出，301和302重合得很好，但303 就与301有较大的偏差，体现出匹配因子显著小于1。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种，在晶圆的铝连线层以及钛/氮化钛阻挡层沉积 完成后，沉积包含多个层间介质子层的层间介质，其特征在于，在任意一个或者多个层间介 质子层沉积完成后，执行如下步骤用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射和/ 或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差距超 过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常；如果没有超过阈值，则判定该层间介质 子层正常。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述连续光谱的光束的光源为氙光灯。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所接收光线的光谱与预先形成的 标准光谱进行比较包括计算理论光谱图和实际光谱图的匹配因子；判断计算得到的匹配因子的值是否小于预先设定的门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测铝连接线过热缺陷的方法，在晶圆的铝连线层以及钛／氮化钛阻挡层沉积完成后，沉积包含多个层间介质子层的层间介质，其特征在于，在任意一个或者多个层间介质子层沉积完成后，执行如下步骤：用具有连续光谱的光束倾斜照射晶圆表面，并用椭圆偏光计接收晶圆反射、折射和／或散射的光线，将所接收光线的光谱与预先形成的标准光谱进行比较，如果两者的差距超过阈值，则判定最后沉积的层间介质子层出现异常；如果没有超过阈值，则判定该层间介质子层正常。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：简志宏，王志高，容劲文，
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：31[中国|上海]