專利名稱：一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
目前業(yè)界通用的介電常數(shù)量測方法有兩種，一種是直接用金屬探針(一般為汞) 量測介電質(zhì)薄膜的電容，利用電容推導(dǎo)出介電常數(shù)；另一種是同時(shí)量測介電質(zhì)薄膜和氧化層(Themal oxide)的電性厚度，利用已知的氧化層的介電常數(shù)來推導(dǎo)出要量測的介電質(zhì)薄膜的介電常數(shù)，這兩種方法都需要額外的量測步驟，量測相對(duì)繁瑣，使日常測機(jī)的周期 (cycle time)和機(jī)臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間(uptime)較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，包括以下步驟
步驟Sl 以沉積在一襯底上的原始薄膜為樣本薄膜，利用多組不同的反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜，以改變所述樣本薄膜的介電常數(shù)，并獲得多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜；
步驟S2 測量所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的折射率及介電常數(shù)； 步驟S3 依據(jù)所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的折射率及介電常數(shù)，以確定該類薄膜的折射率與介電常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；
步驟S4 進(jìn)一步檢測其他襯底上所沉積的原始薄膜的折射率，依據(jù)所述折射率與介電常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系算出其他襯底上所沉積的原始薄膜的介電常數(shù)值，依此判斷在其他襯底上沉積原始薄膜的制備過程中，所制備的原始薄膜的介電常數(shù)值是否符合要求。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，所述樣本薄膜為介電常數(shù)為3. 0的硅一氫氧碳化物(SiCOH)。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，在以反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)過程中，增大樣本薄膜介電常數(shù)的混合氣體中包含氫氣，利用氫氣的原位等離子體處理部分樣本薄膜。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，在以反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)過程中，減小樣本薄膜介電常數(shù)的混合氣體中包含甲烷，利用甲烷的原位等離子體處理部分未經(jīng)處理的樣本薄膜。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜的介電常數(shù)范圍為2. 8-3. 4。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，所述其他襯底上所沉積的原始薄膜為摻雜碳的氧化硅或氮化硅。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，所述其他襯底上所沉積的原始薄膜為低介電常數(shù)材料。上述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，通過電性厚度方法測量出所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的介電常數(shù)。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，通過實(shí)驗(yàn)得出折射率與介電常數(shù)的函數(shù)關(guān)系，在監(jiān)測其他同類介電質(zhì)薄膜時(shí)只要測量出折射率，根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系即可得出要檢測的介電質(zhì)薄膜的介電常數(shù)，而折射率作為介電質(zhì)薄膜的必要檢測項(xiàng)目，從而可以省去測量介電常數(shù)的步驟，從而縮短了日常測機(jī)的周期(eye 1 e time)和機(jī)臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間(uptime)。


圖1-2是本發(fā)明利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法實(shí)驗(yàn)步驟結(jié)構(gòu)流程圖3是本發(fā)明利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明
如圖1-2所示，本發(fā)明一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其中，包括以下步驟
步驟Sl 以沉積在襯底1上的原始薄膜2作為樣本，其中，襯底1 一般為晶圓；原始薄膜2為介電常數(shù)為3. 0的硅一氫氧碳化物(SiCOH)，利用18組不同的反應(yīng)氣體的原位等離子體處理原始薄膜2，從而改變?cè)急∧?的介電常數(shù)；其中，其中，在以反應(yīng)氣體的原位等離子體處理原始薄膜2而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)過程中，減小原始薄膜2的介電常數(shù)的混合氣體中包含甲烷，即含碳還原性氣體或氣體組合，如烷烴、烯烴、炔烴等，利用甲烷的原位等離子體處理部分未經(jīng)處理的原始薄膜2，從而使其介電常數(shù)減??；而增大原始薄膜2的介電常數(shù)的混合氣體中包含氫氣，利用氫氣的原位等離子體處理部分樣本薄膜，由于氫的等離子體基團(tuán)活性較高，容易對(duì)低介電常數(shù)介電層帶來損傷，從而使整體介電常數(shù)增大；制備出a_r 共18組介電常數(shù)范圍為(2. 8-3.4)的試驗(yàn)薄膜。步驟S2 測量出a-r共18組試驗(yàn)薄膜各自的折射率，并通過電性厚度方法測量出各自的介電常數(shù)；
步驟S3 將測出a_r共18組試驗(yàn)薄膜各自的折射率及介電常數(shù)標(biāo)記在圖表上，如圖3 所示，得出介電常數(shù)和折射率之間有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，而根據(jù)圖表所示根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理得出折射率χ與薄膜介電常數(shù)1的函數(shù)關(guān)系為線性函數(shù)，其數(shù)學(xué)公式為 y=kx+b (k、b 為常數(shù)) 將圖標(biāo)中數(shù)據(jù)代入線性函數(shù)公式中，得出
2.8=1. 42k+b(算式一)
3.4=1. 475k+b(算式二)
由算式一和算式二 (小數(shù)點(diǎn)后保留三位數(shù)并四舍五入)進(jìn)一步得出 k=10. 909 b=-12. 691即介電常數(shù)1和折射率X之間的線性函數(shù)關(guān)系為 y=10. 909x-12. 694，(χ > 1)。步驟S4 檢測出其他襯底上所沉積的原始薄膜的折射率，根據(jù)上述介電常數(shù)y和折射率X之間的線性函數(shù)關(guān)系(y=10. 909X-12. 694)，即可算出其他襯底上所沉積的原始薄膜的介電常數(shù)值，從而可以依次判斷其他襯底上原始薄膜的介電常數(shù)值的變化幅度是否符合要求。其中，上述步驟S4中的其他襯底上所沉積的原始薄膜為摻雜碳的氧化硅或氮化硅，且均為低介電常數(shù)材料。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，通過實(shí)驗(yàn)得出折射率與介電常數(shù)有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，從而根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)和圖表得出它們之間的函數(shù)關(guān)系，在監(jiān)測其他同類介電質(zhì)薄膜時(shí)只要測量出折射率， 根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系即可得出要檢測的介電質(zhì)薄膜的介電常數(shù)，而折射率作為介電質(zhì)薄膜的必要檢測項(xiàng)目，從而可以省去測量介電常數(shù)的步驟，從而縮短了日常測機(jī)的周期(cycle time)和機(jī)臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間(uptime)。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟Sl 以沉積在一襯底上的原始薄膜為樣本薄膜，利用多組不同的反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜，以改變所述樣本薄膜的介電常數(shù)，并獲得多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜；步驟S2 測量所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的折射率及介電常數(shù)；步驟S3 依據(jù)所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的折射率及介電常數(shù)，以確定該類薄膜的折射率與介電常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系；步驟S4 進(jìn)一步檢測其他襯底上所沉積的原始薄膜的折射率，依據(jù)所述折射率與介電常數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系算出其他襯底上所沉積的原始薄膜的介電常數(shù)值，依此判斷在其他襯底上沉積原始薄膜的制備過程中，所制備的原始薄膜的介電常數(shù)值是否符合要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述樣本薄膜為介電常數(shù)為3. 0的硅一氫氧碳化物(SiCOH)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在以反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)過程中，增大樣本薄膜介電常數(shù)的混合氣體中包含氫氣，利用氫氣的原位等離子體處理部分樣本薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在以反應(yīng)氣體的原位等離子體處理所述樣本薄膜而調(diào)節(jié)其介電常數(shù)過程中，減小樣本薄膜介電常數(shù)的混合氣體中包含甲烷，利用甲烷的原位等離子體處理部分未經(jīng)處理的樣本薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜的介電常數(shù)范圍為2. 8-3. 4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述其他襯底上所沉積的原始薄膜為摻雜碳的氧化硅或氮化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，所述其他襯底上所沉積的原始薄膜為低介電常數(shù)材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，其特征在于，通過電性厚度方法測量出所述多組介電常數(shù)相異的試驗(yàn)薄膜各自的介電常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明提出一種利用折射率來監(jiān)測薄膜介電常數(shù)穩(wěn)定性的方法，通過實(shí)驗(yàn)得出折射率與介電常數(shù)的函數(shù)關(guān)系，在監(jiān)測其他同類介電質(zhì)薄膜時(shí)只要測量出折射率，根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系即可得出要檢測的介電質(zhì)薄膜的介電常數(shù)，而折射率作為介電質(zhì)薄膜的必要檢測項(xiàng)目，從而可以省去測量介電常數(shù)的步驟，從而縮短了日常測機(jī)的周期和機(jī)臺(tái)的運(yùn)行時(shí)間。
文檔編號(hào)G01R27/26GK102426298SQ20111016384
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者侯多源, 王科, 許雋, 顧梅梅 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司