[发明专利]检测钨塞化学机械抛光工艺的测试结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺中的测试结构，尤其涉及检测钨塞化学机械抛光工艺的测试结构。

背景技术

CMP(化学机械抛光)用于实现全局平坦化。CMP设备中包括一个固定硅片的磨头和一个转动的底盘，两者都可施力于硅片，并使之相对旋转，磨头附近有研磨液(slurry)滴入以完成抛光。研磨液是含有特定微小颗粒的碱性或酸性溶液。抛光的过程中不断磨去凸起的表面材料，最终实现表面的平坦化。平坦化与施加的压力、硅片在底盘上的相对运动轨迹、相对转速的机械因素有关，也和硅片表面被研磨物质与研磨液之间的化学反应特性有关。

“钨填充回刻”利用CVD淀积钨解决通孔的填充问题，然后再用回刻去除多余的钨；由于层间介质层厚度较大，使得连接上下金属线用的通孔变得较深，对于一般的金属溅射淀积将会存在严重的工艺缺陷，包括台阶断裂和空洞的形成。利用专门的插塞工艺，即淀积通孔中金属的专用工艺可解决这一问题。主要方法有“钨填充回刻”和“高温铝”技术。

请参阅图1，制作钨塞的方法包括在衬底11上形成介电层13，介电层13上设置光阻，通过光刻和蚀刻在介电层13上形成多个插孔，然后采用金属钨作为导电层15填满插孔。通过化学机械抛光(CMP)工艺分别抛光去除部分介电层13上方的金属钨15以形成钨塞17。

在填充金属钨以后的化学机械抛光工艺中，由于研磨液研磨钨的速率远大于研磨电介质的速率，即研磨液对钨与电介质的选择比不一样，钨塞化学机械抛光后钨塞密度高的区域会相对钨塞密度低的区域凹陷，此即所谓侵蚀(Erosion)。这种现象在高钨塞密度区边缘尤其严重，此即所谓边缘过侵蚀(EOE，Edge Over Erosion)。以上所述侵蚀、边缘过侵蚀都不利于紧随其后的多层铜互连结构的制作。其次，人们也已日益认识到控制极度稀疏的钨塞的凹陷(recess)对先进逻辑产品的重要性，因为在逻辑产品的布局中常常会有极度稀疏的钨塞。最后，大块空旷区域的钨的清除能力对任何一种钨塞化学机械抛光来说都是必不可少的。

所以，在实际的工艺开发中，迫切需要一套测试结构来检测以上所述侵蚀、边缘过侵蚀、凹陷、钨清除能力与工艺参数之间的关系，以利于工艺开发与工艺优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测钨塞化学机械抛光工艺的测试结构，其可以用来检测在化学机械抛光工艺中的性能和工艺参数之间的关系。

为实现上述目的，本发明提供一种检测钨塞化学机械抛光工艺的测试结构，其中，该测试结构包括多个模块，其上分布有钨塞，钨塞大小相同，每个模块上钨塞分布的密集度不同。

所述结构中每个模块的面积相等，钨塞之间的间隔依次增大，每个模块上的钨塞个数依次减少，每个模块上钨塞密度不同。

将钨塞划分为钨塞组，通过改变钨塞组的分布改变每个模块钨塞的分布密集度，每个模块上钨塞组分布的密集度不同。

每个模块上包括数量不同的钨塞组，同一个模块内的钨塞组的间隔相同，相邻模块的钨塞组之间的间隔依次增大。

同一个模块面积相等。

同一个模块中所有钨塞组的总面积与所有钨塞组之间间隔的总面积相等。

各个模块中所有钨塞组的总面积均相等。

各个模块中钨塞组的总面积和所有钨塞组之间间隔的总面积等比例增长。

与现有技术相比，本发明提供的测试结构可以更清晰地看到侵蚀、边缘过侵蚀与钨塞密度、面积大小的关系，并且同时提供了对凹陷、钨清除能力的检测，以利于工艺开发与工艺优化。。

附图说明

通过以下对本发明的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为钨塞形成工艺的示意图。

图2为本发明测试结构的一个实施例的示意图。

图3为本发明测试结构的另一实施例的示意图。

具体实施方式

请参阅图2，该测试结构分为两个子测试模块，一个测试结构包括5个模块A1，A2，A3及A4。另一个测试结构是B模块，模块B间隔分布在四个模块A1，A2，A3，A4中间。在本发明较佳实施例中，各个模块的参数设定如表1和表2所示。从表中可以看出，设置模块A1，A2，A3及A4的模块高度H1、空白区域宽度、钨塞区域宽度及钨塞线宽L相同，仅是调整钨塞间隔S参数的大小，使模块A1，A2，A3及A4的钨塞间隔S依次增大，即四个模块A1，A2，A3及A4的面积大小相同，只是单位面积上钨塞的个数逐次递减，即变化钨塞分布的密集度。通过实验证明，单位面积上钨塞的个数与侵蚀、边缘过侵蚀现象有关系，单位面积上钨塞的个数越密集，侵蚀、边缘过侵蚀现象越明显。