[發明專利]等離子體監測結構及其制備方法及等離子體監測方法

在審

• 申請號: 202211244274.6
• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115642099A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 丁甲;葉蕾;胡林輝;王峰;李樂
• 申請（專利權）人: 上海積塔半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01J37/32
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 高雪

本發明涉及一種等離子體監測結構及其制備方法及等離子體監測方法。等離子監測結構包括：襯底；金屬層，位于襯底上；覆蓋介質層，位于襯底上，且覆蓋金屬層；深通孔，位于覆蓋介質層內，且位于覆蓋介質層的至少一側。本申請通過在金屬層附近設置深通孔，有利于電荷在金屬層邊緣局部泄放，一旦干法刻蝕工藝中存在等離子體增大較多，易于在襯底局部表面發生目檢可見的電弧現象，通過本申請的等離子體監測結構可以監測等離子體是否存在不穩定，并在等離子體存在不穩定時確定等離子體不穩定所在的區域。

技術領域

本申請涉及集成電路技術領域，特別是涉及一種等離子體監測結構及其制備方法及等離子體監測方法。

背景技術

在現有的半導體工藝中，干法刻蝕是一種非常重要的工藝。干法刻蝕工藝中，如果等離子體不穩定，會對金屬層以及位于金屬層外圍的介質層擊穿，進而對器件造成損壞；為了確保所得器件的性能，避免對器件造成損傷，需要等離子體具有較好的穩定性。然而，目前并沒有對干法刻蝕工藝中等離子體穩定性進行有效監測的結構。

因此，如何實現對等離子體特性的監測是目前亟需解決的技術問題。

發明內容

基于此，有必要提供一種等離子體監測結構及其制備方法及等離子體監測方法，以有效實現對等離子體特性的監測。

本申請實施例提供了一種等離子體監測結構的制備方法，包括以下步驟：提供襯底；于襯底上形成金屬層；于襯底上形成覆蓋介質層，覆蓋介質層覆蓋金屬層；于覆蓋介質層內形成深通孔，深通孔位于覆蓋介質層的至少一側。

上述等離子體監測結構的制備方法，首先，在襯底上形成金屬層，其次，在襯底上形成覆蓋介質層，該覆蓋介質層覆蓋金屬層，然后，在覆蓋介質層內形成深通孔，其中，該深通孔位于覆蓋介質層的至少一側。如此，通過在金屬層附近設置深通孔，有利于電荷在金屬層邊緣局部泄放，一旦干法刻蝕工藝中存在等離子體增大較多，易于在襯底局部表面發生目檢可見的電弧放電(arcing)引發的介質層擊穿現象，通過本申請的等離子體監測結構可以監測等離子體是否存在不穩定，并通過晶圓上的損失位置確定等離子體不穩定所在的區域。

可選地，于襯底上形成金屬層之前，還包括：于襯底的上表面形成層間介質層；覆蓋介質層位于層間介質層的上表面；于襯底上形成金屬層包括：于層間介質層的上表面或層間介質層內形成金屬層。

可選地，于襯底的上表面形成層間介質層包括：于襯底的上表面形成第一介質層；于第一介質層的上表面形成第二介質層；覆蓋介質層位于第二介質層的上表面；于層間介質層的上表面形成金屬層包括：于第二介質層的上表面形成金屬材料層；對金屬材料層進行圖形化，以得到金屬層；于層間介質層內形成金屬層包括：于第二介質層的上表面形成凹槽；于凹槽內及第二介質層的上表面形成金屬材料層，金屬材料層填滿凹槽；去除位于第二介質層上表面的金屬材料層，保留于凹槽內的金屬材料層即為金屬層。

基于同樣的發明構思，本申請還提供一種等離子體監測結構，包括：襯底；金屬層，位于襯底上；覆蓋介質層，位于襯底上，且覆蓋金屬層；深通孔，位于覆蓋介質層內，且位于覆蓋介質層的至少一側。

上述等離子體監測結構，通過在金屬層附近設置深通孔，有利于電荷在金屬層邊緣局部泄放，一旦干法刻蝕工藝中存在等離子體增大較多，易于在襯底局部表面發生目檢可見的電弧放電(arcing)引發的介質層擊穿現象，通過本申請的等離子體監測結構可以監測等離子體是否存在不穩定，并通過晶圓上的損失位置確定等離子體不穩定所在的區域。

可選地，深通孔的數量為多個，多個深通孔沿金屬層的周向間隔排布。

可選地，多個深通孔的寬度不盡相同，和/或多個深通孔的深度不盡相同。

可選地，深通孔與金屬層的間距為100nm～10μm。

可選地，等離子體監測結構還包括：層間介質層，位于襯底的上表面；金屬層位于層間介質層的上表面或嵌入層間介質層內；覆蓋介質層位于層間介質層的上表面。