[发明专利]提高产品钝化层膜厚量测数值可信度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及半导体制程中的针对薄膜厚度量测中的薄膜堆积模型的优化，更具体地说，本发明涉及一种提高产品钝化层膜厚量测数值可信度的方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，通常会在成膜工艺之后增加膜厚量测站点，以此在线检验薄膜厚度是否异常，并提高其稳定性。膜厚量测中，通常使用GOF（GoodOfFitness,表示量测数值的可信度）来表征量测数据的可信度，GOF最高为1，越接近1表示可信度越高。在实际量测中，GOF通常接近1，但是不可能做到1。所以集成电路制造中的膜厚量测，不仅需要设定厚度的控制线，还需要设定GOF的控制线，如果GOF低于控制线，表示量测结果不准确，或者工艺制成出现异常，导致量测模型与真实工艺不匹配。

在半导体器件产品的钝化层量测中，实际上经常出现GOF偏低的现象，这给工艺制成的判断带来干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够提高产品钝化层膜厚量测数值可信度的方法。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种提高产品钝化层膜厚量测数值可信度的方法，其包括：采用钝化层膜的量测薄膜堆积模型，并通过椭偏仪方法来量测钝化层膜厚量，其中钝化层膜的量测薄膜堆积模型包括从下至上依次直接堆叠的Al层、TiAl₃层、TiN层以及氧化物层。

优选地，椭偏仪方法包括步骤：利用光源发出单色光，随后使单色光经过起偏器产生具有特定光谱的椭偏光，随后将椭偏光入射至产品钝化层表面，此后利用旋转分析仪收集从钝化层表面反射的反射光，此后使反射光进入光谱探测仪进行光谱分析以获取反射光光谱；最后根据量测薄膜堆积模型通过计算椭偏光的特定光谱以及反射光光谱来计算产品钝化层的厚度。

优选地，产品钝化层中形成的Ti层的厚度不超过100A。

优选地，产品钝化层中形成的Ti层的厚度不超过50A。

优选地，光源是氙灯。

本发明通过分析现有量测程式的薄膜堆积模型的量测结果，结合理论调查实际的薄膜生长与薄膜性质，优化现有的量测程式中的薄膜堆积模型，并通过量测结果验证优化的薄膜堆积模型，从而去除量测的干扰因素，提高产品在线监控效果。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了测量薄膜厚度的椭偏仪原理。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的钝化层的量测薄膜堆积模型。

图3示意性地示出了根据对比现有的薄膜堆积模型、和根据本发明实施例优化后的薄膜堆积模型的量测结果。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

半导体制程中，薄膜厚度的测量通常使用椭偏仪方法，如图1所示。诸如氙灯1之类的光源发出单色光2，经过起偏器3产生椭偏光，椭偏光可以穿透一般的介质层，例如氧化物、氮化物、氮化钛（TiN）等，但是会被硅衬底、金属铝反射。随后经过旋转分析仪5，此后，进入光谱探测仪6进行光谱分析。这样，通过分析入射偏振光和反射偏振光的相关数据，再根据已建立的薄膜堆积模型，来计算相应各层的薄膜厚度。

在现有技术中，器件的钝化层淀积顺序为：Al（铝）层/Ti（钛）层&TiN（氮化钛）层/氧化物（钝化层二氧化硅）层。椭偏仪的入射光穿透Ti层/TiN/氧化物后被Al表面反射，Ti因为太薄（例如，一般只有50A左右），所以会被光穿透，所以现有的测量程式中的薄膜堆积模型依此建立。

但是，根据现有薄膜堆积模型进行的薄膜厚度的测量的GOF偏低。具体地说，但是在实际测量过程中，发现测量结果的膜厚数据基本正常，但是GOF存在偏低的问题。半导体制造的在线膜厚测量的GOF一般控制线为“大于0.85”，总是有单点GOF小于0.85。这往往给在线监控带来干扰。