[发明专利]一种PN结器件铝穿通的判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种PN结器件铝穿通的判定方法。

背景技术

硅在铝中的溶解度很大，当硅和铝接触时，会把硅从PN器件衬底中吸附出来，直到在该温度下硅在铝中的溶解度饱和为止。大量的硅被吸附进入铝中，在剩下的硅中产生空洞，并迅速被位于其上的铝填充。因为铝和硅表面发生反应时，是不均匀地局部点穿透。所以在硅衬底上将产生铝穿通，刺穿深度将大于1um。虽然现代后端工艺使用了多种手段，例如：用铝硅铜取代纯铝和铝铜合金做金属连线，同时采用钛/氮化钛做阻挡层，以及使用钨塞填充接触孔。采用这些手段后，虽然已经很少会有铝穿通发生。但在一些特殊器件工艺中，仍需要用铝铜和钛/氮化钛的阻挡层来填充接触孔。这些工艺中，如果阻挡层厚度不够，或者其阻挡层的工艺发生问题，仍然会发生铝穿通现象，造成器件失效。目前，只能在器件失效后，在整个硅片面内定位到失效的地方才能用FIB(聚焦离子束)的方法检测是否发生了铝穿通。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种PN结器件铝穿通的判定方法能通过电学特性测试判定在该阻挡层厚度下PN结器件是否发生铝穿通。

为解决上述技术问题，本发明的判定方法，包括：

(1)在P型衬底中利用离子注入形成N阱；

(2)在N阱中通过离子注入形成一个N型掺杂区和多个P型掺杂区域；进行高温活化，生长一层氧化膜作为层间介质层；

(4)在N型和P型掺杂区对应的位置刻蚀连接孔，连接孔的底部和N型、P型掺杂区域接触；

(5)在连接孔侧面、底部和氧化膜表面，溅射形成一阻挡层，将铝铜合金填充到连接孔中；

其特征是，还包括以下步骤：

(6)刻蚀定义出金属连线一单独连接N型掺杂区域作为A端，刻蚀定义出金属连线二将P型掺杂区域连接在一起作为B端；

(7)在A端上加一个高电位V，B端接地线，A、B两端的电压差小于P型掺杂和N阱的击穿电压；

(8)测量A、B两端之间的电流；

A、B两端之间电流为皮安级别，判断该厚度的阻挡层未发生铝穿通；

A、B两端之间电流为微安级别，判断该厚度的阻挡层发生铝穿通。

本发明的判定方法，利用PN结反向偏压特性，如果P型掺杂区和连接孔的接触面中未发生铝穿通，则两端金属连线A和B之间只有很小的电流流过为皮安级别，此时可认为两端金属连线A和B不导通。如果P型掺杂区和连接孔的接触面中有一处发生铝穿通现象。那么铝穿通将刺穿P型掺杂区，直接和N阱接触，两端金属连线A和B将被导通。此时，两端金属连线A和B之间的电流会变大，能达到微安级别。所以根据A和B的导通状态就能检测出是否发生铝穿通现象。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明判定方法的流程图。

图2是本发明一实施例中PN结器件的截面图。

附图标记说明

1是P型衬底           2是N阱

3是N型掺杂区         4是P型掺杂区

5是氧化层            6是连接孔

7是阻挡层            8是铝铜合金

A、B是连接端。

具体实施方式

如图2所示，本发明判定方法的一实施例，包括：

(1)在P型衬底1中利用离子注入形成N阱2；

(2)在N阱2中通过离子注入形成一个N型掺杂区3和多个P型掺杂区域4；进行高温活化，生长一层氧化膜5作为层间介质层；

(4)在N型掺杂区3和P型掺杂区4对应的位置刻蚀连接孔6，连接孔6的底部和N型掺杂区3、P型掺杂区4接触；

(5)在连接孔6侧面、底部和氧化膜5表面，溅射形成一阻挡层7，将铝铜合金8填充到连接孔中。

(6)刻蚀定义出金属连线一单独连接N型掺杂区域作为A端，刻蚀定义出金属连线二将P型掺杂区连接在一起作为B端；

(7)在A端上加一个高电位V，B端接地线，A、B两端的电压差小于P型掺杂4和N阱2的击穿电压；

(8)测量A、B两端之间的电流；

A、B两端之间电流为皮安级别，判断该厚度的阻挡层11未发生铝穿通；

A、B两端之间电流为微安级别，判断该厚度的阻挡层11发生铝穿通。

以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。