專利名稱：一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種低介電常數(shù)阻擋層(low-κ block)工藝中的預(yù)處理(treatment)的監(jiān)控方法及裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體工藝進(jìn)入銅互連技術(shù)的階段時(shí)，銅連線與低介電常數(shù)介質(zhì)層之間需要使用低介電常數(shù)阻擋層作為對該介質(zhì)層進(jìn)行大馬士革刻蝕工藝的阻擋層。在半導(dǎo)體制造業(yè)中，主流的低介電常數(shù)阻擋層工藝為氮摻雜碳(NDC，Nitrogen-doped carbon)和N-阻擋層工藝。因?yàn)殂~暴露在空氣之中容易在表面生成氧化銅(CuO2),所以在低介電常數(shù)阻擋層工藝中，在低介電常數(shù)阻擋層淀積之前需要預(yù)處理的步驟，用于去除銅表面的氧化層，從而保證低介電常數(shù)阻擋層與銅連線之間的良好的黏附性，進(jìn)而保證介質(zhì)層與銅連線之間的黏附性。在傳統(tǒng)的低介電常數(shù)阻擋層的監(jiān)控中，僅僅監(jiān)控低介電常數(shù)阻擋層的薄膜性質(zhì)， 而由于有無預(yù)處理幾乎不影響低介電常數(shù)阻擋層的薄膜性質(zhì)，從而只通過監(jiān)控低介電常數(shù)阻擋層的薄膜性質(zhì)無法獲知預(yù)處理的效果。如果預(yù)處理步驟發(fā)生工藝問題(例如預(yù)處理步驟發(fā)生失效)，只能在產(chǎn)品上發(fā)現(xiàn)(例如在低介電常數(shù)阻擋層與銅連線之間發(fā)生剝落現(xiàn)象)，而不能去除被氧化了的銅表面，反映在產(chǎn)品上會(huì)影響器件的可靠性和穩(wěn)定性，從而會(huì)對半導(dǎo)體的制造過程產(chǎn)生潛在的產(chǎn)品失效的隱患與損失。例如，圖1為低介電常數(shù)阻擋層工藝中的銅互連結(jié)構(gòu)的示意圖。參見圖1，在對襯底中的銅連線進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)之后，進(jìn)行預(yù)處理工藝接著進(jìn)行低介電常數(shù)阻擋層淀積以在襯底上形成低介電常數(shù)阻擋層。所以低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理若發(fā)生失效，則直接影響介質(zhì)層與銅連線之間的黏附，從而影響產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對銅互連技術(shù)中使用的低介電常數(shù)阻擋層，增加了一個(gè)低介電常數(shù)阻擋層的預(yù)處理工藝的日常監(jiān)控項(xiàng)目，在控制低介電常數(shù)阻擋層性質(zhì)的同時(shí)，又控制了預(yù)處理工藝。這樣不僅有效的防止預(yù)處理的失效，彌補(bǔ)之前的監(jiān)控?zé)o法監(jiān)測預(yù)處理工藝的缺陷，也能有效防止銅連線與低介電常數(shù)介質(zhì)層之間的黏附性的問題，從而提高了產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。本發(fā)明提供了一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控方法，包括檢測進(jìn)行了不同時(shí)間的預(yù)處理后的硅襯底的多個(gè)薄膜參數(shù)；根據(jù)所述多個(gè)薄膜參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線；設(shè)定預(yù)設(shè)有閾值的控制線；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍在所述閾值之內(nèi)，則判定所述預(yù)處理正常；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍超出所述閾值，則判定所述預(yù)處理不正常。本發(fā)明提供了一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控裝置，包括檢測單元，分別檢測在進(jìn)行了不同時(shí)間的預(yù)處理后的硅襯底的多個(gè)薄膜參數(shù)；建模單元，根據(jù)所述檢測單元檢測得到的所述多個(gè)薄膜參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線；設(shè)定單元，設(shè)定預(yù)設(shè)有閾值的控制線；判定單元，如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線在所述閾值之內(nèi)，則判定所述預(yù)處理正常；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線超出所述閾值，則判定所述預(yù)處理不正常。本發(fā)明可有效防止預(yù)處理的失效，從而提高產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。


圖1為低介電常數(shù)阻擋層工藝中的銅互連結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為對包括預(yù)處理和低介電常數(shù)阻擋層淀積的實(shí)驗(yàn)1和僅包括低介電常數(shù)阻擋層淀積的實(shí)驗(yàn)2的膜厚進(jìn)行對比的示意圖；圖3為對包括預(yù)處理和低介電常數(shù)阻擋層淀積的實(shí)驗(yàn)1和僅包括低介電常數(shù)阻擋層淀積的實(shí)驗(yàn)2的折射率進(jìn)行對比的示意圖；圖4為對進(jìn)行了 12秒的單獨(dú)預(yù)處理工藝的實(shí)驗(yàn)3、進(jìn)行了 60秒的單獨(dú)預(yù)處理工藝的實(shí)驗(yàn)4以及直接使用控片硅片(bare wafer)而未經(jīng)預(yù)處理工藝的實(shí)驗(yàn)5的膜厚進(jìn)行對比的示意圖；圖5為本發(fā)明的低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控方法的流程圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。傳統(tǒng)的監(jiān)控方法參見如下表1
權(quán)利要求
1.一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控方法，包括 檢測進(jìn)行了不同時(shí)間的預(yù)處理后的硅襯底的多個(gè)薄膜參數(shù)； 根據(jù)所述多個(gè)薄膜參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線；設(shè)定預(yù)設(shè)有閾值的控制線；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍在所述閾值之內(nèi)，則判定所述預(yù)處理正常；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍超出所述閾值，則判定所述預(yù)處理不正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其中所述薄膜參數(shù)為進(jìn)行了預(yù)處理后的硅襯底上生長的氮化硅層的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其中所述硅襯底進(jìn)行的預(yù)處理包括利用氨氣在等離子體環(huán)境中與所述的硅襯底進(jìn)行反應(yīng)，以在所述的硅襯底上形成氮化硅薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其中所述低介電常數(shù)阻擋層工藝為氮摻雜碳工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其中以大于或等于30次采樣的薄膜參數(shù)為基礎(chǔ)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控方法，其中所述閾值為士3西格瑪。
7.一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控裝置，包括檢測單元，分別檢測在進(jìn)行了不同時(shí)間的預(yù)處理后的硅襯底的多個(gè)薄膜參數(shù)； 建模單元，根據(jù)所述檢測單元檢測得到的所述多個(gè)薄膜參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線； 設(shè)定單元，設(shè)定預(yù)設(shè)有閾值的控制線；判定單元，如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線在所述閾值之內(nèi)，則判定所述預(yù)處理正常；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線超出所述閾值，則判定所述預(yù)處理不正常。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控裝置，其中所述薄膜參數(shù)為進(jìn)行了預(yù)處理后的所述多個(gè)硅襯底上生長的氮化硅層的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控裝置，其中以大于等于30次采樣的薄膜參數(shù)為基礎(chǔ)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)控裝置，其中所述閾值為士3西格瑪。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種低介電常數(shù)阻擋層工藝中的預(yù)處理的監(jiān)控方法以及監(jiān)控裝置，該方法包括檢測進(jìn)行了不同時(shí)間的預(yù)處理后的硅襯底的多個(gè)薄膜參數(shù)；根據(jù)所述多個(gè)薄膜參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)過程控制曲線；設(shè)定預(yù)設(shè)有閾值的控制線；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍在所述閾值之內(nèi)，則判定所述預(yù)處理正常；如果所述統(tǒng)計(jì)過程控制曲線的范圍超出所述閾值，則判定所述預(yù)處理不正常。本發(fā)明可有效預(yù)防預(yù)處理工藝的失效，從而提高產(chǎn)品的可靠性與穩(wěn)定性。
文檔編號H01L21/67GK102437069SQ20111039278
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者張景春, 李建, 顧梅梅 申請人:上海華力微電子有限公司