[實用新型]一種用于監測氣相沉積機臺容忍度的器件結構

有效

• 申請號: 201320859599.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN203707087U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 莊燕萍;唐麗賢;杜海;鄭展
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本實用新型涉及半導體制造領域，特別是涉及一種用于監測氣相沉積機臺容忍度的器件結構。?

背景技術

在半導體制程工藝中，物理氣相沉積(PVD)技術在薄膜制備領域里被廣泛應用，PVD是指在真空條件下，用物理的方法使材料沉積在被鍍工件上的薄膜制備技術。物理氣相沉積技術主要分為三類，真空蒸發鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。其中，濺射鍍膜廣泛應用于金屬薄膜制程的工藝。?

濺射鍍膜的基本原理是在充氬氣的真空條件下，使氬氣進行輝光放電，氬原子電離成氬離子，并且電場力的作用下，加速轟擊用鍍料制作的陰極靶材，靶材粒子被濺射出來從而沉積在晶圓表面。?

實際生產中，同一種PVD機臺的不同個體其自身屬性不可能100％相同，這與制造機臺時的工藝差別、機臺自身的老化程度以及機臺參數的老化等因素有關。因此，在同樣的工藝條件下，所用同種類或同品牌的不同機臺生產的晶圓，會產生不同的制造上的工藝差別，也就是機臺對晶圓的制程工藝存在不同的容忍度。?

例如，在高集成化、高密度化的集成電路多層互連結構中，對互連層之間的金屬-絕緣體-金屬(MIM)電容器來說，其形成是由多個互連金屬層互相堆疊，并且層間絕緣層置于期間，然后在層間絕緣層中形成連接孔，并用導電材料鎢等填充連接孔，以形成互連多層金屬層的互連金屬導線。如果這些電容器存在于晶圓上的光刻標記，如精細對準標記(SPM標記)、疊對精準測量標記(OVL?mark)或套刻測量標記等，此類光刻標記的連接孔寬度遠大于正常通孔寬度，因此在向連接孔中沉積金屬的過程中，即在采用物理氣相沉積法(PVD)濺射鍍膜形成所述電容器上極板金屬層(如金屬鋁或銅)的時候無法將光刻標記的連接孔完全填滿，不完全填充滿的連接孔使得金屬間絕緣介質層和所形成的電容器上極板金屬層接觸的拐點處(尖角處)極其容易產生尖端放電現象，導致晶圓上產生電弧缺陷，極大地影響了集成電路生產的良率。由于同類不同的PVD機臺自身容忍度的不同，對于連接孔寬度相同并且其他工藝條件相同的電容器來說，使用同類不同的PVD機臺沉積金屬的過程中，有些電容產生放電現象，?有些則不會產生放電現象。因此，由機臺本身容忍度不同導致在濺鍍金屬的過程中很難嚴格管控電容器的放電現象，以及很難把握晶圓在此過程中會不會產生電弧缺陷。極大的影響了集成電路產品制造的良率。所以，對于有機臺本身的不可控因素引起的電弧缺陷目前沒有較好的方法克服。?

再例如，在相同工藝條件下，用同種不同的機臺對相同晶圓上的集成電路金屬互連層進行濺射鍍膜，由于每個靶材被反復使用多次，靶材不斷被消耗，靶材的老化以及未能及時更換新的靶材從而造成晶圓產生電弧缺陷導致晶圓報廢。?

通常情況下，除了機臺自身不可控因素外，只能通過計算靶材的壽命來更換新的靶材。但事實上，靶材的有效使用時間具有很大的不確定性，并不一定是在靶材壽命結束時才會出現電弧放電導致缺陷的現象，而是隨著靶材壽命的臨近，在其壽命未結束時已經會產生電弧缺陷。這種情況下很難有效控制晶圓生產的良率，從而對半導體制造業造成了極大的損失。?

鑒于此，有必要提供一種新的監測圖樣來監測PVD機臺容忍度的難題，從而提高晶圓生產的良率。?

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于監測氣相沉積機臺容忍度的器件結構，用于解決現有技術中由于物理氣相沉積機臺自身容忍度不同使得晶圓產生電弧缺陷從而導致集成電路良品率下降的問題。?

為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種用于監測氣相沉積機臺容忍度的器件結構，所述器件結構為監測晶圓上多組不同的電容器，每組電容器的結構至少包括：?

金屬互連層；?

位于金屬互連層上表面的金屬層間介質層；?

位于金屬層間介質層中與所述金屬互連層接觸的連接孔；?

覆蓋于連接孔側壁以及連接孔底部的導電材料層；?

覆蓋所述導電材料層表面的第一金屬層；?

所述金屬互連層、導電材料層以及覆蓋于所述導電材料層表面的第一金屬層一起作為所述電容器下極板電極層；?

該器件結構還包括覆蓋于所述電容器下極板電極層上表面的極板間絕緣介質層；?

以及覆蓋于所述極板間絕緣介質層上表面的第二金屬層，所述第二金屬層作為電容器上極板電極層；?

每組電容器除覆蓋于連接孔側壁以及連接孔底部的導電材料層以外其它層同層之間相互連接，彼此共用金屬層間介質層且連接孔的寬度不同。?