[发明专利]一种有效判定铜扩散阻挡层阻挡能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种判定阻挡层阻挡能力的方法，尤其涉及一种有效判定铜扩散阻挡层阻挡能力的方法。

背景技术

硅中的金属杂质铜在硅中的能级位置一般远离导带底或价带顶，因此被称为深能级杂质。其在硅中扩散快，并起复合中心作用，严重影响少子寿命。并且其本身可产生缺陷，并易与缺陷络合，恶化材料和器件的性能。在常规的工艺监控中，Cu互联结构的扩散特性无法做到有效直观地监控，只能通过断面确认阻挡层的填充覆盖率的方法来进行。即使在开发的初期，对于Cu的扩散特性的监控也只能通过二次电子图谱（SIMS）测量Cu在介质中的分布来作为基准。也有文献中采用MOS电容结构来研究，但该方法需要制作新的器件结构。并且由于铜通过扩散阻挡层的扩散的量比较有限，并且这不是一种直观的方法。由此导致了工艺开发中扩散阻挡层的厚度由于无法取得第一手的阻挡特性信息，而选择保险性的加厚以保证其良好的扩散阻挡特性。由此导致使其厚度在工艺的等比例缩小过程中的无法跟随其他工艺按照同样比例缩小。

从目前业界主流的扩散阻挡层监控规格和实际监控结果，可以看到，业界中传统的工艺中主要采用钨作为接触孔的材料，对于扩散阻挡层的监控依然使用阶层覆盖率（step coverage）这种物理形貌的方式来进行。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种更直观、更准确的有效判定铜扩散阻挡层阻挡能力的方法。

发明内容

鉴于上述的现有技术中的问题，本发明所要解决的技术问题是现有的。

本发明提供的一种有效判定铜扩散阻挡层阻挡能力的方法，包括以下步骤：

步骤1，在半导体器件上形成硅化物；

步骤2，在半导体器件及硅化物上形成介质层；

步骤3，在介质层上形成接触孔和金属层所需的沟槽结构；

步骤4，沉淀阻挡层并在沟槽结构中淀积铜；

步骤5，通过研磨成型接触孔和金属层层次，形成金氧半场效晶体管；

步骤6，通过测量器件的电学特性是否符合预定标准，如是，阻挡层具有阻挡能力；如否，阻挡层不具有阻挡能力。

在本发明的一个较佳实施方式中，所述步骤1中通过溅射形成硅化物。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤2中通过化学沉积法形成介质层。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤3中通过大马士革法形成所需的沟槽结构。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤4中采用化学电镀法淀积铜。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤5中通过化学或机械研磨成型接触孔和金属层。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤6中的电学特性包括器件结点的电学特性数值。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述结点的电学特性数值包括HCl、VTS、NBTI。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述步骤6中的电学特性包括器件电容数值。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述器件电容数值包括CV、GOI、TDDB。

本发明的方法比现有的方法更加有效的监控和评估。并能准确的对扩散阻挡层的质量和厚度进行有效的评估，从而对于Cu工艺的等比例缩小提供准确的数据。

附图说明

图1是本发明的实施例形成硅化物的示意图；

图2是本发明的实施例形成介质层的示意图；

图3是本发明的实施例形成沟槽结构的示意图；

图4是本发明的实施例形成沉淀的示意图；

图5是本发明的实施例研磨后的示意图；

图6是本发明的实施例的流程示意图；

图7a是测量本发明的实施例测量的MOSFET示意图；

图7b是图7a的剖视图；

图8a是测量本发明的实施例测量的结的示意图；

图8b是图8a的剖视图；

图8c是测量本发明的实施例测量的另一结的示意图；

图8d是图8c的剖视图；

图8e是测量本发明的实施例测量的另一结的示意图；

图8f是图8e的剖视图；

图9a是测量本发明的实施例测量的器件示意图；

图9b是图9a的剖视图；

图9c是测量本发明的实施例测量的另一器件示意图；

图9d是图9c的剖视图；

图9e是测量本发明的实施例测量的另一器件示意图；

图9f是图9e的剖视图；

图9g是测量本发明的实施例测量的另一器件示意图；