[發(fā)明專(zhuān)利]檢測(cè)鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光工藝的測(cè)試結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710171605.7
• 申請(qǐng)日: 2007-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101452911A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧永平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L23/544
• 分類(lèi)號(hào): H01L23/544
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 屈 蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝中的測(cè)試結(jié)構(gòu)，尤其涉及檢測(cè)鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光工藝的測(cè)試結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)用于實(shí)現(xiàn)全局平坦化。CMP設(shè)備中包括一個(gè)固定硅片的磨頭和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的底盤(pán)，兩者都可施力于硅片，并使之相對(duì)旋轉(zhuǎn)，磨頭附近有研磨液(slurry)滴入以完成拋光。研磨液是含有特定微小顆粒的堿性或酸性溶液。拋光的過(guò)程中不斷磨去凸起的表面材料，最終實(shí)現(xiàn)表面的平坦化。平坦化與施加的壓力、硅片在底盤(pán)上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、相對(duì)轉(zhuǎn)速的機(jī)械因素有關(guān)，也和硅片表面被研磨物質(zhì)與研磨液之間的化學(xué)反應(yīng)特性有關(guān)。

“鎢填充回刻”利用CVD淀積鎢解決通孔的填充問(wèn)題，然后再用回刻去除多余的鎢；由于層間介質(zhì)層厚度較大，使得連接上下金屬線(xiàn)用的通孔變得較深，對(duì)于一般的金屬濺射淀積將會(huì)存在嚴(yán)重的工藝缺陷，包括臺(tái)階斷裂和空洞的形成。利用專(zhuān)門(mén)的插塞工藝，即淀積通孔中金屬的專(zhuān)用工藝可解決這一問(wèn)題。主要方法有“鎢填充回刻”和“高溫鋁”技術(shù)。

請(qǐng)參閱圖1，制作鎢塞的方法包括在襯底11上形成介電層13，介電層13上設(shè)置光阻，通過(guò)光刻和蝕刻在介電層13上形成多個(gè)插孔，然后采用金屬鎢作為導(dǎo)電層15填滿(mǎn)插孔。通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝分別拋光去除部分介電層13上方的金屬鎢15以形成鎢塞17。

在填充金屬鎢以后的化學(xué)機(jī)械拋光工藝中，由于研磨液研磨鎢的速率遠(yuǎn)大于研磨電介質(zhì)的速率，即研磨液對(duì)鎢與電介質(zhì)的選擇比不一樣，鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光后鎢塞密度高的區(qū)域會(huì)相對(duì)鎢塞密度低的區(qū)域凹陷，此即所謂侵蝕(Erosion)。這種現(xiàn)象在高鎢塞密度區(qū)邊緣尤其嚴(yán)重，此即所謂邊緣過(guò)侵蝕(EOE，Edge?Over?Erosion)。以上所述侵蝕、邊緣過(guò)侵蝕都不利于緊隨其后的多層銅互連結(jié)構(gòu)的制作。其次，人們也已日益認(rèn)識(shí)到控制極度稀疏的鎢塞的凹陷(recess)對(duì)先進(jìn)邏輯產(chǎn)品的重要性，因?yàn)樵谶壿嫯a(chǎn)品的布局中常常會(huì)有極度稀疏的鎢塞。最后，大塊空曠區(qū)域的鎢的清除能力對(duì)任何一種鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光來(lái)說(shuō)都是必不可少的。

所以，在實(shí)際的工藝開(kāi)發(fā)中，迫切需要一套測(cè)試結(jié)構(gòu)來(lái)檢測(cè)以上所述侵蝕、邊緣過(guò)侵蝕、凹陷、鎢清除能力與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，以利于工藝開(kāi)發(fā)與工藝優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光工藝的測(cè)試結(jié)構(gòu)，其可以用來(lái)檢測(cè)在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中的性能和工藝參數(shù)之間的關(guān)系。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種檢測(cè)鎢塞化學(xué)機(jī)械拋光工藝的測(cè)試結(jié)構(gòu)，其中，該測(cè)試結(jié)構(gòu)包括多個(gè)模塊，其上分布有鎢塞，鎢塞大小相同，每個(gè)模塊上鎢塞分布的密集度不同。

所述結(jié)構(gòu)中每個(gè)模塊的面積相等，鎢塞之間的間隔依次增大，每個(gè)模塊上的鎢塞個(gè)數(shù)依次減少，每個(gè)模塊上鎢塞密度不同。

將鎢塞劃分為鎢塞組，通過(guò)改變鎢塞組的分布改變每個(gè)模塊鎢塞的分布密集度，每個(gè)模塊上鎢塞組分布的密集度不同。

每個(gè)模塊上包括數(shù)量不同的鎢塞組，同一個(gè)模塊內(nèi)的鎢塞組的間隔相同，相鄰模塊的鎢塞組之間的間隔依次增大。

同一個(gè)模塊面積相等。

同一個(gè)模塊中所有鎢塞組的總面積與所有鎢塞組之間間隔的總面積相等。

各個(gè)模塊中所有鎢塞組的總面積均相等。

各個(gè)模塊中鎢塞組的總面積和所有鎢塞組之間間隔的總面積等比例增長(zhǎng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的測(cè)試結(jié)構(gòu)可以更清晰地看到侵蝕、邊緣過(guò)侵蝕與鎢塞密度、面積大小的關(guān)系，并且同時(shí)提供了對(duì)凹陷、鎢清除能力的檢測(cè)，以利于工藝開(kāi)發(fā)與工藝優(yōu)化。。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為：

圖1為鎢塞形成工藝的示意圖。

圖2為本發(fā)明測(cè)試結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖3為本發(fā)明測(cè)試結(jié)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖2，該測(cè)試結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)子測(cè)試模塊，一個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)包括5個(gè)模塊A1，A2，A3及A4。另一個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)是B模塊，模塊B間隔分布在四個(gè)模塊A1，A2，A3，A4中間。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，各個(gè)模塊的參數(shù)設(shè)定如表1和表2所示。從表中可以看出，設(shè)置模塊A1，A2，A3及A4的模塊高度H1、空白區(qū)域?qū)挾取㈡u塞區(qū)域?qū)挾燃版u塞線(xiàn)寬L相同，僅是調(diào)整鎢塞間隔S參數(shù)的大小，使模塊A1，A2，A3及A4的鎢塞間隔S依次增大，即四個(gè)模塊A1，A2，A3及A4的面積大小相同，只是單位面積上鎢塞的個(gè)數(shù)逐次遞減，即變化鎢塞分布的密集度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，單位面積上鎢塞的個(gè)數(shù)與侵蝕、邊緣過(guò)侵蝕現(xiàn)象有關(guān)系，單位面積上鎢塞的個(gè)數(shù)越密集，侵蝕、邊緣過(guò)侵蝕現(xiàn)象越明顯。