[实用新型]一种用于监测气相沉积机台容忍度的器件结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种用于监测气相沉积机台容忍度的器件结构。 

背景技术

在半导体制程工艺中，物理气相沉积(PVD)技术在薄膜制备领域里被广泛应用，PVD是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。物理气相沉积技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。其中，溅射镀膜广泛应用于金属薄膜制程的工艺。 

溅射镀膜的基本原理是在充氩气的真空条件下，使氩气进行辉光放电，氩原子电离成氩离子，并且电场力的作用下，加速轰击用镀料制作的阴极靶材，靶材粒子被溅射出来从而沉积在晶圆表面。 

实际生产中，同一种PVD机台的不同个体其自身属性不可能100％相同，这与制造机台时的工艺差别、机台自身的老化程度以及机台参数的老化等因素有关。因此，在同样的工艺条件下，所用同种类或同品牌的不同机台生产的晶圆，会产生不同的制造上的工艺差别，也就是机台对晶圆的制程工艺存在不同的容忍度。 

例如，在高集成化、高密度化的集成电路多层互连结构中，对互连层之间的金属-绝缘体-金属(MIM)电容器来说，其形成是由多个互连金属层互相堆叠，并且层间绝缘层置于期间，然后在层间绝缘层中形成连接孔，并用导电材料钨等填充连接孔，以形成互连多层金属层的互连金属导线。如果这些电容器存在于晶圆上的光刻标记，如精细对准标记(SPM标记)、叠对精准测量标记(OVL mark)或套刻测量标记等，此类光刻标记的连接孔宽度远大于正常通孔宽度，因此在向连接孔中沉积金属的过程中，即在采用物理气相沉积法(PVD)溅射镀膜形成所述电容器上极板金属层(如金属铝或铜)的时候无法将光刻标记的连接孔完全填满，不完全填充满的连接孔使得金属间绝缘介质层和所形成的电容器上极板金属层接触的拐点处(尖角处)极其容易产生尖端放电现象，导致晶圆上产生电弧缺陷，极大地影响了集成电路生产的良率。由于同类不同的PVD机台自身容忍度的不同，对于连接孔宽度相同并且其他工艺条件相同的电容器来说，使用同类不同的PVD机台沉积金属的过程中，有些电容产生放电现象， 有些则不会产生放电现象。因此，由机台本身容忍度不同导致在溅镀金属的过程中很难严格管控电容器的放电现象，以及很难把握晶圆在此过程中会不会产生电弧缺陷。极大的影响了集成电路产品制造的良率。所以，对于有机台本身的不可控因素引起的电弧缺陷目前没有较好的方法克服。 

再例如，在相同工艺条件下，用同种不同的机台对相同晶圆上的集成电路金属互连层进行溅射镀膜，由于每个靶材被反复使用多次，靶材不断被消耗，靶材的老化以及未能及时更换新的靶材从而造成晶圆产生电弧缺陷导致晶圆报废。 

通常情况下，除了机台自身不可控因素外，只能通过计算靶材的寿命来更换新的靶材。但事实上，靶材的有效使用时间具有很大的不确定性，并不一定是在靶材寿命结束时才会出现电弧放电导致缺陷的现象，而是随着靶材寿命的临近，在其寿命未结束时已经会产生电弧缺陷。这种情况下很难有效控制晶圆生产的良率，从而对半导体制造业造成了极大的损失。 

鉴于此，有必要提供一种新的监测图样来监测PVD机台容忍度的难题，从而提高晶圆生产的良率。 

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于监测气相沉积机台容忍度的器件结构，用于解决现有技术中由于物理气相沉积机台自身容忍度不同使得晶圆产生电弧缺陷从而导致集成电路良品率下降的问题。 

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于监测气相沉积机台容忍度的器件结构，所述器件结构为监测晶圆上多组不同的电容器，每组电容器的结构至少包括： 

金属互连层； 

位于金属互连层上表面的金属层间介质层； 

位于金属层间介质层中与所述金属互连层接触的连接孔； 

覆盖于连接孔侧壁以及连接孔底部的导电材料层； 

覆盖所述导电材料层表面的第一金属层； 

所述金属互连层、导电材料层以及覆盖于所述导电材料层表面的第一金属层一起作为所述电容器下极板电极层； 

该器件结构还包括覆盖于所述电容器下极板电极层上表面的极板间绝缘介质层； 

以及覆盖于所述极板间绝缘介质层上表面的第二金属层，所述第二金属层作为电容器上极板电极层； 

每组电容器除覆盖于连接孔侧壁以及连接孔底部的导电材料层以外其它层同层之间相互连接，彼此共用金属层间介质层且连接孔的宽度不同。