一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，尤其涉及一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法。所述方法包括以下步驟：提供一裸片晶圓；在所述裸片晶圓上生長一層二氧化硅薄膜；在所述二氧化硅薄膜上生長一金屬層；去除所述金屬層表面的粘污染；在所述金屬層上制備氮摻雜碳化硅薄膜，以形成一監(jiān)控晶圓；測量參數(shù)；回收所述監(jiān)控晶圓，去除所述氮摻雜碳化硅薄膜和所述金屬層；去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圓；重復(fù)上述步驟。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)氮摻雜碳化硅薄膜離線監(jiān)控晶圓在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的直接回收利用，節(jié)約氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控晶圓的回收成本，且無需較大的備用裸片晶圓儲(chǔ)備量。
【專利說明】一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)，尤其涉及一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮摻雜碳化娃薄膜(N doped SiC,簡稱:NDC)常用做集成電路后端的介質(zhì)阻擋層，用來阻止銅向介質(zhì)中擴(kuò)散。目前氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控是在裸片晶圓上直接上長NDC薄膜，然后用相應(yīng)的光學(xué)量測機(jī)臺(tái)進(jìn)行測試，用以監(jiān)控薄膜的厚度、折射率等參數(shù)。但是由于NDC化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，不溶于強(qiáng)酸(可溶于強(qiáng)堿如NaOH溶液，但是強(qiáng)堿會(huì)污染硅片)，所以無法在工廠內(nèi)使用常規(guī)的清洗工藝對(duì)監(jiān)控晶圓進(jìn)行回收。一般工廠內(nèi)的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備雖然可以去除NDC薄膜，但是會(huì)在晶圓表面造成明顯劃痕，使之無法繼續(xù)使用。目前對(duì)于已經(jīng)生長NDC薄膜的監(jiān)控晶圓，通常是直接拿出工廠，委托專門的晶圓回收公司進(jìn)行處理。他們會(huì)用專門的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備將晶圓表面的NDC去掉，然后進(jìn)行清洗和檢測。由于晶圓使用一次就要送出去進(jìn)行回收處理，這首先意味著較高的回收費(fèi)用，另外也要求有大量的晶圓在工廠備用，其流程如圖1所示，具體包括:提供一晶圓；生長NDC薄膜；測量參數(shù)；送外回收；重復(fù)上述步驟。
[0003]中國專利(CN102468228A)公開了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，包括:提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底表面形成第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成金屬阻擋層；在所述金屬擴(kuò)散層的表面形成NDC材質(zhì)的金屬粘附層；依次采用Ar離子以及氧離子轟擊金屬粘附層的表面；在所述金屬粘附層的表面形成第二介質(zhì)層。本發(fā)明能夠在NDC材質(zhì)表面形成致密的氧化物薄膜，降低了表面應(yīng)力，提高NDC材質(zhì)與相鄰介質(zhì)層之間的粘附性，同時(shí)不影響器件的電性能。
[0004]中國專利(CN101373733A)公開了一種提高集成電路器件中的層間電介質(zhì)層擊穿電壓的器件結(jié)構(gòu)形成方法，該方法包括:在集成電路器件中的銅層和NDC層之間，形成富含氮的電介質(zhì)過渡層。由本發(fā)明方法形成的層間電介質(zhì)層結(jié)構(gòu)中，在金屬銅層和NDC層之間為所述的電介質(zhì)過渡層。采用本發(fā)明提供的方法和結(jié)構(gòu)，可以使所述層間電介質(zhì)層的擊穿電壓得到顯著提高。
[0005]上述兩種專利均無法解決監(jiān)控晶圓使用一次就要送出去進(jìn)行回收處理所帶來的高昂的回收費(fèi)用，也無法降低工廠的備用裸片晶圓儲(chǔ)備量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，使NDC離線監(jiān)控晶圓在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的直接回收利用，節(jié)約NDC離線監(jiān)控晶圓的回收成本。
[0007]為達(dá)到上述目的，具體技術(shù)方案如下:
[0008]一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，所述方法包括以下步驟:
[0009]步驟S1、提供一裸片晶圓；[0010]步驟S2、在所述裸片晶圓上生長一層二氧化硅薄膜；
[0011]步驟S3、在所述二氧化硅薄膜上生長一金屬層；
[0012]步驟S4、去除所述金屬層表面的粘污染；
[0013]步驟S5、在所述金屬層上制備氮摻雜碳化硅薄膜，以形成一監(jiān)控晶圓；
[0014]步驟S6、測量參數(shù)；
[0015]步驟S7、回收所述監(jiān)控晶圓，去除所述氮摻雜碳化硅薄膜和所述金屬層；
[0016]步驟S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圓；
[0017]步驟S9、重復(fù)上述步驟S2-S8。
[0018]優(yōu)選的，步驟S2中，用PECVD的方法在所述晶圓上生長所述二氧化硅薄膜；其中，所述二氧化硅薄膜的厚度為2000 A -5000 Λ。
[0019]優(yōu)選的，步驟S3中，所述金屬層的厚度為3000 A -8000 Λ。
[0020]優(yōu)選的，步驟S3中，所述金屬層中包括一粘合層，一籽晶層，一金屬膜；其中，所述金屬層中的所述金屬膜覆蓋所述籽晶層的上表面，所述籽晶層覆蓋所述粘合層的上表面。
[0021]優(yōu)選的，步驟S6中，測量所述參數(shù)是通過光學(xué)量測機(jī)臺(tái)完成的，其中所述參數(shù)包括所述氮摻雜碳化硅薄膜的厚度和折射率。
[0022]優(yōu)選的，步驟S7中，通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述氮摻雜碳化硅。
[0023]優(yōu)選的，步驟S8中，采用濕法刻蝕工藝去除所述二氧化硅薄膜。
[0024]通過本發(fā)明提出的一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控的方法，可以實(shí)現(xiàn)氮摻雜碳化硅薄膜離線監(jiān)控晶圓在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的直接回收利用，節(jié)約氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控晶圓的回收成本，且無需較大的備用裸片晶圓儲(chǔ)備量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0026]圖1是傳統(tǒng)離線監(jiān)控晶圓使用流程示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明方法的具體實(shí)施步驟流程示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明方法一實(shí)施例的步驟S5中的監(jiān)控晶圓結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，顯然，所描述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)例，而不是全部的實(shí)例?；诒景l(fā)明匯總的實(shí)例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有實(shí)例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)例及實(shí)例中的特征可以相互自
由組合。
[0031]本發(fā)明的實(shí)例是一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，如圖2所示，包括以下步驟:
[0032]步驟S1、提供一裸片晶圓；
[0033]步驟S2、在所述裸片晶圓上生長一層二氧化硅薄膜；[0034]步驟S3、在所述二氧化硅薄膜上生長一金屬層；
[0035]步驟S4、去除所述金屬層表面的粘污染；
[0036]步驟S5、在所述金屬層上制備氮摻雜碳化硅薄膜，以形成一監(jiān)控晶圓；
[0037]步驟S6、測量參數(shù)；
[0038]步驟S7、回收所述監(jiān)控晶圓，去除所述氮摻雜碳化硅薄膜和所述金屬層；
[0039]步驟S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圓；
[0040]步驟S9、重復(fù)上述步驟S2-S8。
[0041]一般工廠內(nèi)的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備雖然可以去除氮摻雜碳化硅薄膜，但是會(huì)在晶圓表面造成明顯劃痕，使之無法繼續(xù)使用。目前對(duì)于已經(jīng)生長氮摻雜碳化硅薄膜的監(jiān)控晶圓，通常是直接拿出工廠，委托專門的晶圓回收公司進(jìn)行處理。他們會(huì)用專門的化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備將晶圓表面的氮摻雜碳化硅薄膜去掉，然后進(jìn)行清洗和檢測。由于監(jiān)控晶圓使用一次就要送出去進(jìn)行回收處理，因而需要較高的回收費(fèi)用，還需要有大量的裸片晶圓在工廠備用。而本發(fā)明的一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，可以實(shí)現(xiàn)氮摻雜碳化硅薄膜離線監(jiān)控晶圓在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的直接回收利用，節(jié)約氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控晶圓的回收成本，且無需較大的備用裸片晶圓儲(chǔ)備量。
[0042]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)例做具體闡釋。
[0043]本發(fā)明的實(shí)例是一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，結(jié)合圖2和圖2，監(jiān)控方法包括以下步驟:
[0044]步驟S1、提供一裸片晶圓I ;
[0045]步驟S2、在所述裸片晶圓I上生長一層二氧化硅薄膜2。通過PECVD的方法在所述晶圓I上生長所述二氧化硅薄膜2 ;其中，所述二氧化硅薄膜2的厚度為2000 A -5000 A
(例如2000 A、3000 A、4000 A、5000 A等)。所述二氧化硅薄膜2的作用為保護(hù)裸
片晶圓1，使其在生長金屬層3和監(jiān)控晶圓回收的過程中保護(hù)裸片晶圓I表面；
[0046]步驟S3、在所述二氧化硅薄膜2上生長一金屬層3。所述金屬層3由下至上包括有通過物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,簡稱:PVD)制備的粘合層，優(yōu)選的，粘合層的材質(zhì)為TaN和Ta，其中TaN直接接觸下面的二氧化硅薄膜2，Ta接觸上面的
籽晶層。優(yōu)選的，TaN和Ta的厚度都在30A-200A (例如3θΑ、10()A、150A、200A
等)范圍內(nèi)。)、通過濺射法沉積作為后續(xù)電鍍金屬膜制程中的籽晶層，優(yōu)選的，其厚度為
200 Λ-1000 Λ (例如200 A、4000 Λ、8000 A、1000 Λ等)，以及通過電鍍法形成
一層金屬膜，優(yōu)選的，所述金屬膜的材質(zhì)為銅，其厚度為3000 A -5000 A (例如3000 A、
3700 A、4200 A、5000 A等)；優(yōu)選的，所述金屬層3的厚度為3000 A -8000 A (例如
3000 A、5000 A、6000 A、8000 A 等)；
[0047]步驟S4、去除所述金屬層3表面的粘污染?？赏ㄟ^化學(xué)清洗，去除電鍍過程中導(dǎo)致的金屬層3表面的粘污染；
[0048]步驟S5、在所述金屬層3上生長氮摻雜碳化硅薄膜4，以形成一如圖3所示的完整的監(jiān)控晶圓。由于金屬層3不透光，所以可以在金屬層3上面生長氮摻雜碳化硅薄膜4 ；[0049]步驟S6、測量參數(shù)。通過光學(xué)量測機(jī)臺(tái)進(jìn)行光學(xué)量測，得到所需要的氮摻雜碳化硅薄膜4的厚度、折射率等參數(shù)；
[0050]步驟S7、回收所述監(jiān)控晶圓，去除所述氮摻雜碳化硅薄膜4和所述金屬層3。所述監(jiān)控晶圓使用完畢需要回收的時(shí)候，并不需要送出工廠進(jìn)行回收，而是直接送到工廠的化學(xué)機(jī)械研磨模塊，將裸片晶圓I表面的氮摻雜碳化硅薄膜4和金屬層3磨掉即可，由于有二氧化硅薄膜2作為保護(hù)層，裸片晶圓I本身不會(huì)有任何劃傷；
[0051]步驟S8、去除所述二氧化硅薄膜2，以重新形成裸片晶圓?？衫脻穹涛g去掉表面已經(jīng)被劃傷的二氧化硅薄膜2 ；
[0052]步驟S9、重復(fù)上述步驟S2-S8，再次利用所述裸片晶圓I。通過上述步驟S2-S8處理過的晶圓I已恢復(fù)裸片晶圓I狀態(tài)，且在二氧化硅薄膜2的保護(hù)下，并未損傷，因此可以再次利用，繼續(xù)進(jìn)行下一輪的監(jiān)控流程。
[0053]通過本發(fā)明提出的一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控的方法，可以實(shí)現(xiàn)氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控晶圓在半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的直接回收利用，節(jié)約氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控晶圓的回收成本，且工廠無需較大的備用裸片晶圓儲(chǔ)備量。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所做出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于氮摻雜碳化硅薄膜的離線監(jiān)控方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 步驟S1、提供一裸片晶圓； 步驟S2、在所述裸片晶圓上生長一層二氧化硅薄膜； 步驟S3、在所述二氧化硅薄膜上生長一金屬層； 步驟S4、去除所述金屬層表面的粘污染； 步驟S5、在所述金屬層上制備氮摻雜碳化硅薄膜，以形成一監(jiān)控晶圓； 步驟S6、測量參數(shù)； 步驟S7、回收所述監(jiān)控晶圓，去除所述氮摻雜碳化硅薄膜和所述金屬層； 步驟S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圓； 步驟S9、重復(fù)上述步驟S2-S8。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2中，用PECVD的方法在所述晶圓上生長所述二氧化硅薄膜；其中，所述二氧化硅薄膜的厚度為2000 A -5000 L
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，所述金屬層的厚度為3000 A -8000 Ao
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，所述金屬層中包括一粘合層、一籽晶層和一金屬膜；其中，所述金屬層中的所述金屬膜覆蓋所述籽晶層的上表面，所述籽晶層覆蓋所述粘合層的上表面。
5.如權(quán)利要求1所 述的方法，其特征在于，步驟S6中，測量所述參數(shù)是通過光學(xué)量測機(jī)臺(tái)完成的，其中所述參數(shù)包括所述氮摻雜碳化硅薄膜的厚度和折射率。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S7中，通過化學(xué)機(jī)械研磨去除所述氮摻雜碳化硅薄膜和所述金屬層。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S8中，采用濕法刻蝕工藝去除所述二氧化硅薄膜。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103904001SQ201410106607
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】雷通, 桑寧波 申請人:上海華力微電子有限公司