[發(fā)明專利]膜層應力檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610119365.1
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101197299A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 何偉明;林益世
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種膜層應力檢測方法。

背景技術

為滿足器件小型化發(fā)展的需要，集成電路制造技術通常采用多層薄膜結構。通常，具有多層結構的薄膜因其層內(nèi)或?qū)娱g的晶格失配而產(chǎn)生內(nèi)部膜應力。此外，不同材料的特性例如彈性、熱膨脹等也會導致內(nèi)部膜應力的產(chǎn)生。過大的膜應力常常導致薄膜材料特性的嚴重退化，嚴重時，甚至引發(fā)器件失效，如，對于動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)芯片，由于過大的膜應力導致的晶格錯位可能引起電信號保持時間的變化。因此，在實際生產(chǎn)過程中需進行膜應力測試，并應將其控制在一定范圍內(nèi)。

目前使用最廣的膜應力測試方法為基底彎曲法，即通過光學干涉儀或者表面輪廓儀測量膜淀積前后晶片的曲率半徑后，利用Stoney公式計算得到膜的應力值，再將此應力值與預設標準比較，判定膜應力值是否滿足產(chǎn)品要求。此方法簡單適用，且應力值與膜的其他材料參數(shù)無關，但利用該方法只能判定膜的平均應力值是否超出預設標準，而無法判斷膜內(nèi)應力超標的具體位置；且隨著膜厚的減小誤差增大，分辨率也急劇降低，不適用于測量膜厚小于100納米(nm)的薄膜。

申請?zhí)枮椤?00510126258.7”的中國專利申請中提供了一種高靈敏度的薄膜應力測試方法，該方法通過在襯底上的多個局域上進行襯底減薄；繼而在襯底上淀積薄膜材料；然后，刻蝕襯底，使減薄后的襯底形成懸空結構，并測量淀積薄膜的懸空結構的曲率半徑；隨后，去除薄膜，測量懸空結構的曲率半徑；最后，根據(jù)薄膜淀積前后的懸空結構的曲率半徑，計算得到薄膜應力。顯然，應用該方法進行薄膜應力測試時，雖可對膜內(nèi)任意位置進行應力檢測，且可保證該測試具有高靈敏度，但應用該方法進行膜應力測試時需在襯底內(nèi)形成懸空結構，制作工藝復雜，且為破壞性檢測方法，無法實現(xiàn)在線檢測。

專利號為“99102479.6”的中國專利中提供了一種以高橫向分辨率測定內(nèi)部膜應力的方法，該方法通過在轉動樣品的同時通過測量相關光學參數(shù)得到旋轉橢圓而以高橫向分辨率測定內(nèi)部膜應力，即通過將樣品轉動α角，并在選定的樣品區(qū)內(nèi)測量一組作為α函數(shù)的橢圓參數(shù)，繼而建立起表示一組第一橢圓參數(shù)幅值與一組第一應力值之間關系的標定曲線，然后轉動需測定應力的樣品，在樣品的選定區(qū)域測量樣品的一組第二橢圓參數(shù)以確定第二橢圓幅值。然后用第二橢圓幅值作為索引從標定曲線中確定選定樣品區(qū)的內(nèi)應力以根據(jù)標定曲線確定相應應力值。此應力值根據(jù)介電張量、應力光學系數(shù)張量及樣品選定區(qū)處厚度確定。顯然，應用此發(fā)明方法雖可對膜內(nèi)任意位置進行應力檢測，且可保證該測試具有高靈敏度，但測得的應力值的靈敏度依賴于樣品選定區(qū)處厚度，而對樣品選定區(qū)處厚度的精確測量在生產(chǎn)中不易實現(xiàn)。

由此，如何提供一種既具有高靈敏度又可提供膜內(nèi)不同分區(qū)應力超標信息的膜應力檢測方法成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種膜層應力檢測方法，可進行具有高靈敏度且可提供膜層中不同對位標記及/或測量標記對應區(qū)域的應力超標信息。

本發(fā)明提供的一種膜層應力檢測方法，包括：

在半導體襯底上形成圖案化的膜層，所述半導體襯底包含對準標記，所述圖案化的膜層中包含對位標記及/或測量標記；

利用所述對準標記、對位標記及/或測量標記獲得膜層中不同對位標記及/或測量標記對應區(qū)域的對位操作偏位信息；

確定膜層對位操作偏位標準；

根據(jù)所述膜層對位操作偏位標準判別所述膜層中不同對位標記及/或測量標記對應區(qū)域的對位操作偏位信息；所述對位操作偏位超出此標準時，判定所述不同對位標記及/或測量標記對應區(qū)域膜層應力不滿足產(chǎn)品要求；所述對位操作偏位滿足此標準時，則判定所述不同對位標記及/或測量標記對應區(qū)域膜層應力滿足產(chǎn)品要求。