CN101452866A - 检测钛缺失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测钛缺失的方法，钨插塞与其上的金属层之间包括金属钛阻挡层，所述方法包括如下步骤：第1步，确保钨插塞下方的金属层具有一条或多条平行铝线，每条铝线连接且只连接两个相邻的钨插塞，每个钨插塞连接且只连接一条铝线；第2步，使用包含氯气的刻蚀气体在钨插塞上方的金属层刻蚀一道或多道平行沟槽，每道沟槽都在上下方向对应且只对应于第1步所述的铝线所在位置，每道沟槽都使两个相邻的钨插塞的部分顶部暴露于刻蚀气体；第3步，在第2步刻蚀后的图形的任意位置施加电信号，在其余位置检测电信号，当检测的电信号的衰减超出一定程度则表示出现钛缺失。本发明可以使用通常的电学检测方法检测钛缺失现象，大大提高了检测效率。

Description

检测钛缺失的方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造中的电气检测方法。

背景技术

半导体制造中，晶片上的多个金属层之间往往采用钨插塞(W-plug)进行电气连接。请参阅图1，金属层10和金属层30之间采用钨插塞20进行电气连接，金属层10和钨插塞20之间有一层阻挡层11，金属层30和钨插塞20之间有一层阻挡层31。金属层10已刻蚀有多条平行铝线13，在相邻的铝线13之间填充有绝缘介质12。相邻的钨插塞20之间则是绝缘介质21。

在金属层30上刻蚀多条平行的铝线32，理想情况下，刻蚀的沟槽40应该完全不接触钨插塞20。可是在实际操作中，刻蚀的沟槽41可能产生一定偏差从而接触到钨插塞20以及阻挡层31。用于刻蚀铝线的通常是氯气，钨插塞20是金属钨材料，阻挡层31通常是金属钛材料，氯气会和金属钨、金属钛共同发生反应，其结果是金属钛消失，这种现象称为钛缺失(Ti-Missing)。钛缺失现象会导致钨插塞20和金属层30之间的阻挡层31部分或完全消失，从而使得晶片的电气结构出现偏差甚至失效。

现有的对钛缺失进行检测，只有通过切片观察晶片断面，这非常耗费时间且效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测钛缺失的方法，该方法无须对晶片切片再观察断面，可以快速高效地检测钛缺失现象。

为解决上述技术问题，本发明检测钛缺失的方法，钨插塞与其上的金属层之间包括金属钛阻挡层，所述方法包括如下步骤：

第1步，确保钨插塞下方的金属层具有一条或多条平行铝线，每条铝线连接且只连接两个相邻的钨插塞，每个钨插塞连接且只连接一条铝线；

第2步，使用包含氯气的刻蚀气体在钨插塞上方的金属层刻蚀一道或多道平行沟槽，每道沟槽都在上下方向对应且只对应于第1步所述的铝线所在位置，每道沟槽都使两个相邻的钨插塞的部分顶部暴露于刻蚀气体；

第3步，在第2步刻蚀后的图形的任意位置施加电信号，在其余位置检测电信号，当检测的电信号的衰减超出一定程度则表示出现钛缺失。

本发明可以使用通常的电学检测方法非常准确地检测出是否发生了钛缺失现象，发生钛缺失现象的位置，大大提高了对钛缺失现象的检测效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1是在刻蚀金属层时出现钛缺失现象的示意图；

图2是本发明检测钛缺失的刻蚀结构的示意图。

图中附图标记为：10—金属层；11—阻挡层；12—介质；20—钨插塞，21—绝缘介质；30—金属层；31—阻挡层；13、32—铝线；40、41、50—刻蚀的沟槽；60—电气连接路径。

具体实施方式

请参阅图2，本发明检测钛缺失的方法，钨插塞20与其上的金属层30之间包括金属钛阻挡层31，包括如下步骤：

第1步，确保钨插塞20下方的金属层10具有一条或多条平行铝线13，每条铝线13连接且只连接两个相邻的钨插塞20，每个钨插塞20连接且只连接一条铝线13。

金属层10通常为铝合金材料，在金属层10上刻蚀出的平行的线状图形通常称为铝线13，铝线13之间填充有绝缘介质12，绝缘介质12通常为二氧化硅。

所述铝线13与钨插塞20之间的连接为电气连接，铝线13与钨插塞20之间可以是直接连接，但通常会通过导电的介质层相连接，导电的介质层可能包括阻挡层11、防反射层(未图示)等。

金属层10的图形是在之前工序中刻蚀的，其必须满足本步骤所述条件才能应用于本发明所述方法。

第2步，使用包含氯气的刻蚀气体在钨插塞20上方的金属层30刻蚀一道或多道平行沟槽50，每道沟槽50都在上下方向对应且只对应于第1步所述的铝线13所在位置，每道沟槽50都使两个相邻的钨插塞20的部分顶部暴露于刻蚀气体。

刻蚀后的图形为一条或多条平行铝线32，每条铝线32都部分覆盖在两个相邻的钨插塞20之上。

金属层30所刻蚀的图形与金属层10的图形大致是相反的，即在上下方向上，如果金属层10的某位置是铝线13，那么金属层30的同一位置大致是沟槽50；如果金属层10的某位置是绝缘介质12，那么金属层30的同一位置大致是铝线32。

金属层30所刻蚀的图形与金属层10的图形在细节上是不同的，绝缘介质12不接触任何钨插塞20的底部，而沟槽50使两个相邻的钨插塞20的部分顶部暴露于氯气；铝线13完全覆盖了两个相邻的钨插塞20的底部，而铝线32部分覆盖在两个相邻的钨插塞20之上。所述铝线32部分覆盖在钨插塞20之上，在铝线32和钨插塞20之间还可能包括金属钛阻挡层31。

由于金属层30和钨插塞20之间还包括阻挡层31，因此当一个沟槽50使一个钨插塞20的部分顶部暴露于刻蚀气体，这个钨插塞20上方的金属钛阻挡层31也必然暴露于刻蚀气体。氯气和金属钨、金属钛共同发生反应，出现钛缺失现象，导致金属钛阻挡层31逐渐消失。

在不发生钛缺失的情况下，从一条最外侧的铝线32到另一条最外侧的铝线32之间通过钨插塞20、金属钛阻挡层31、钨插塞20上方的金属层30的铝线32和钨插塞20下方金属层10的铝线13构成一条电气通路60，如图2所示。在发生钛缺失的情况下，这条电气通路会受到影响甚至断路。

作为一种优选的实施方案，每道沟槽50都使两个相邻的钨插塞20的一半顶部暴露于刻蚀气体，换而言之，每条铝线32都覆盖两个相邻的钨插塞20的一半顶部。这样每个发生钛缺失的部位都具有相同的承受钛缺失现象发生的能力。

第3步，在第2步刻蚀后的图形的任意位置施加电信号，在其余位置检测电信号，当检测的电信号的衰减超出一定程度则表示出现钛缺失。

在一条最外侧的铝线32上施加电信号，在另一条最外侧的铝线32上检测电信号，则可以检测第2步所刻蚀的整个图形是否发生了钛缺失现象。

在第2步刻蚀后的图形的任意位置施加电信号，在其余位置检测电信号，只能检测施加电信号的铝线与检测电信号的铝线之间是否发生了钛缺失现象，这通常适用于确定发生钛缺失的具体位置。

通过第2步所刻蚀的图形，使得发生钛缺失成为必然，当刻蚀气体中的氯气含量较大或者刻蚀时间较长，钛缺失现象就会比较严重。根据实际应用的需要，可以将施加的电信号和检测的电信号确定一个衰减的临界值，例如50％。当检测的电信号在此范围内则认为钛缺失现象是可以承受的，否则就认为钛缺失现象较为严重不可承受。因此，当检测不到电信号则说明钛缺失现象极其严重，已经导致某一处或多处发生了断路。

Claims (9)

1.一种检测钛缺失的方法，钨插塞与其上的金属层之间包括金属钛阻挡层，其特征是：所述方法包括如下步骤：

第1步，确保钨插塞下方的金属层具有一条或多条平行铝线，每条铝线连接且只连接两个相邻的钨插塞，每个钨插塞连接且只连接一条铝线；

第2步，使用包含氯气的刻蚀气体在钨插塞上方的金属层刻蚀一道或多道平行沟槽，每道沟槽都在上下方向对应且只对应于第1步所述的铝线所在位置，每道沟槽都使两个相邻的钨插塞的部分顶部暴露于刻蚀气体；

第3步，在第2步刻蚀后的图形的任意位置施加电信号，在其余位置检测电信号，当检测的电信号的衰减超出一定程度则表示出现钛缺失。

2.根据权利要求1所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第1步中，所述铝线与钨插塞之间的连接为电气连接，所述铝线与钨插塞之间为直接连接或通过导电的介质层相连接。

3.根据权利要求1所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第2步中，刻蚀后的图形为一条或多条平行铝线，每条铝线都部分覆盖在两个相邻的钨插塞之上。

4.根据权利要求1所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第2步中，当一个沟槽使一个钨插塞的部分顶部暴露于刻蚀气体，所述钨插塞上方的金属钛阻挡层也暴露于刻蚀气体。

5.根据权利要求3所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第2步中，在不发生钛缺失的情况下，从一条最外侧的铝线到另一条最外侧的铝线之间通过钨插塞、金属钛阻挡层、钨插塞上方和下方金属层的铝线构成一条电气通路。

6.根据权利要求1所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第2步中，每道沟槽都使两个相邻的钨插塞的一半顶部暴露于刻蚀气体。

7.根据权利要求3所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第2步中，每条铝线都覆盖两个相邻的钨插塞的一半顶部。

8.根据权利要求5所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第3步中，在一条最外侧的铝线上施加电信号，在另一条最外侧的铝线上检测电信号。

9.根据权利要求1所述的检测钛缺失的方法，其特征是：所述方法的第3步中，当检测不到电信号则表示出现钛缺失。

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