CN103904001A - 一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法。所述方法包括以下步骤：提供一裸片晶圆；在所述裸片晶圆上生长一层二氧化硅薄膜；在所述二氧化硅薄膜上生长一金属层；去除所述金属层表面的粘污染；在所述金属层上制备氮掺杂碳化硅薄膜，以形成一监控晶圆；测量参数；回收所述监控晶圆，去除所述氮掺杂碳化硅薄膜和所述金属层；去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圆；重复上述步骤。本发明可以实现氮掺杂碳化硅薄膜离线监控晶圆在半导体生产线上的直接回收利用，节约氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控晶圆的回收成本，且无需较大的备用裸片晶圆储备量。

Description

一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法。

背景技术

氮掺杂碳化硅薄膜（N doped SiC，简称：NDC）常用做集成电路后端的介质阻挡层，用来阻止铜向介质中扩散。目前氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控是在裸片晶圆上直接上长NDC薄膜，然后用相应的光学量测机台进行测试，用以监控薄膜的厚度、折射率等参数。但是由于NDC化学性质非常稳定，不溶于强酸（可溶于强碱如NaOH溶液，但是强碱会污染硅片），所以无法在工厂内使用常规的清洗工艺对监控晶圆进行回收。一般工厂内的化学机械研磨设备虽然可以去除NDC薄膜，但是会在晶圆表面造成明显划痕，使之无法继续使用。目前对于已经生长NDC薄膜的监控晶圆，通常是直接拿出工厂，委托专门的晶圆回收公司进行处理。他们会用专门的化学机械研磨设备将晶圆表面的NDC去掉，然后进行清洗和检测。由于晶圆使用一次就要送出去进行回收处理，这首先意味着较高的回收费用，另外也要求有大量的晶圆在工厂备用，其流程如图1所示，具体包括：提供一晶圆；生长NDC薄膜；测量参数；送外回收；重复上述步骤。

中国专利（CN102468228A）公开了一种半导体结构及其形成方法，包括：提供半导体基底；在所述半导体基底表面形成第一介质层；在所述第一介质层表面形成金属阻挡层；在所述金属扩散层的表面形成NDC材质的金属粘附层；依次采用Ar离子以及氧离子轰击金属粘附层的表面；在所述金属粘附层的表面形成第二介质层。本发明能够在NDC材质表面形成致密的氧化物薄膜，降低了表面应力，提高NDC材质与相邻介质层之间的粘附性，同时不影响器件的电性能。

中国专利（CN101373733A）公开了一种提高集成电路器件中的层间电介质层击穿电压的器件结构形成方法,该方法包括：在集成电路器件中的铜层和NDC层之间,形成富含氮的电介质过渡层。由本发明方法形成的层间电介质层结构中,在金属铜层和NDC层之间为所述的电介质过渡层。采用本发明提供的方法和结构,可以使所述层间电介质层的击穿电压得到显着提高。

上述两种专利均无法解决监控晶圆使用一次就要送出去进行回收处理所带来的高昂的回收费用，也无法降低工厂的备用裸片晶圆储备量。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，使NDC离线监控晶圆在半导体生产线上的直接回收利用，节约NDC离线监控晶圆的回收成本。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、提供一裸片晶圆；

步骤S2、在所述裸片晶圆上生长一层二氧化硅薄膜；

步骤S3、在所述二氧化硅薄膜上生长一金属层；

步骤S4、去除所述金属层表面的粘污染；

步骤S5、在所述金属层上制备氮掺杂碳化硅薄膜，以形成一监控晶圆；

步骤S6、测量参数；

步骤S7、回收所述监控晶圆，去除所述氮掺杂碳化硅薄膜和所述金属层；

步骤S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圆；

步骤S9、重复上述步骤S2-S8。

优选的，步骤S2中，用PECVD的方法在所述晶圆上生长所述二氧化硅薄膜；其中，所述二氧化硅薄膜的厚度为

优选的，步骤S3中，所述金属层的厚度为

优选的，步骤S3中，所述金属层中包括一粘合层，一籽晶层，一金属膜；其中，所述金属层中的所述金属膜覆盖所述籽晶层的上表面，所述籽晶层覆盖所述粘合层的上表面。

优选的，步骤S6中，测量所述参数是通过光学量测机台完成的，其中所述参数包括所述氮掺杂碳化硅薄膜的厚度和折射率。

优选的，步骤S7中，通过化学机械研磨去除所述氮掺杂碳化硅。

优选的，步骤S8中，采用湿法刻蚀工艺去除所述二氧化硅薄膜。

通过本发明提出的一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控的方法，可以实现氮掺杂碳化硅薄膜离线监控晶圆在半导体生产线上的直接回收利用，节约氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控晶圆的回收成本，且无需较大的备用裸片晶圆储备量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是传统离线监控晶圆使用流程示意图；

图2是本发明方法的具体实施步骤流程示意图；

图3是本发明方法一实施例的步骤S5中的监控晶圆结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明汇总的实例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实例及实例中的特征可以相互自由组合。

本发明的实例是一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1、提供一裸片晶圆；

步骤S2、在所述裸片晶圆上生长一层二氧化硅薄膜；

步骤S3、在所述二氧化硅薄膜上生长一金属层；

步骤S4、去除所述金属层表面的粘污染；

步骤S5、在所述金属层上制备氮掺杂碳化硅薄膜，以形成一监控晶圆；

步骤S6、测量参数；

步骤S7、回收所述监控晶圆，去除所述氮掺杂碳化硅薄膜和所述金属层；

步骤S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圆；

步骤S9、重复上述步骤S2-S8。

一般工厂内的化学机械研磨设备虽然可以去除氮掺杂碳化硅薄膜，但是会在晶圆表面造成明显划痕，使之无法继续使用。目前对于已经生长氮掺杂碳化硅薄膜的监控晶圆，通常是直接拿出工厂，委托专门的晶圆回收公司进行处理。他们会用专门的化学机械研磨设备将晶圆表面的氮掺杂碳化硅薄膜去掉，然后进行清洗和检测。由于监控晶圆使用一次就要送出去进行回收处理，因而需要较高的回收费用，还需要有大量的裸片晶圆在工厂备用。而本发明的一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，可以实现氮掺杂碳化硅薄膜离线监控晶圆在半导体生产线上的直接回收利用，节约氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控晶圆的回收成本，且无需较大的备用裸片晶圆储备量。

以下将结合附图对本发明的实例做具体阐释。

本发明的实例是一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，结合图2和图2，监控方法包括以下步骤：

步骤S1、提供一裸片晶圆1；

步骤S2、在所述裸片晶圆1上生长一层二氧化硅薄膜2。通过PECVD的方法在所述晶圆1上生长所述二氧化硅薄膜2；其中，所述二氧化硅薄膜2的厚度为

（例如

等）。所述二氧化硅薄膜2的作用为保护裸片晶圆1，使其在生长金属层3和监控晶圆回收的过程中保护裸片晶圆1表面；

步骤S3、在所述二氧化硅薄膜2上生长一金属层3。所述金属层3由下至上包括有通过物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，简称：PVD）制备的粘合层，优选的，粘合层的材质为TaN和Ta，其中TaN直接接触下面的二氧化硅薄膜2，Ta接触上面的籽晶层。优选的，TaN和Ta的厚度都在

（例如

等）范围内。）、通过溅射法沉积作为后续电镀金属膜制程中的籽晶层，优选的，其厚度为（例如

等），以及通过电镀法形成一层金属膜，优选的，所述金属膜的材质为铜，其厚度为

（例如

等）；优选的，所述金属层3的厚度为

（例如

等）；

步骤S4、去除所述金属层3表面的粘污染。可通过化学清洗，去除电镀过程中导致的金属层3表面的粘污染；

步骤S5、在所述金属层3上生长氮掺杂碳化硅薄膜4，以形成一如图3所示的完整的监控晶圆。由于金属层3不透光，所以可以在金属层3上面生长氮掺杂碳化硅薄膜4；

步骤S6、测量参数。通过光学量测机台进行光学量测，得到所需要的氮掺杂碳化硅薄膜4的厚度、折射率等参数；

步骤S7、回收所述监控晶圆，去除所述氮掺杂碳化硅薄膜4和所述金属层3。所述监控晶圆使用完毕需要回收的时候，并不需要送出工厂进行回收，而是直接送到工厂的化学机械研磨模块，将裸片晶圆1表面的氮掺杂碳化硅薄膜4和金属层3磨掉即可，由于有二氧化硅薄膜2作为保护层，裸片晶圆1本身不会有任何划伤；

步骤S8、去除所述二氧化硅薄膜2，以重新形成裸片晶圆。可利用湿法刻蚀去掉表面已经被划伤的二氧化硅薄膜2；

步骤S9、重复上述步骤S2-S8，再次利用所述裸片晶圆1。通过上述步骤S2-S8处理过的晶圆1已恢复裸片晶圆1状态，且在二氧化硅薄膜2的保护下，并未损伤，因此可以再次利用，继续进行下一轮的监控流程。

通过本发明提出的一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控的方法，可以实现氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控晶圆在半导体生产线上的直接回收利用，节约氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控晶圆的回收成本，且工厂无需较大的备用裸片晶圆储备量。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于氮掺杂碳化硅薄膜的离线监控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、提供一裸片晶圆；

步骤S2、在所述裸片晶圆上生长一层二氧化硅薄膜；

步骤S3、在所述二氧化硅薄膜上生长一金属层；

步骤S4、去除所述金属层表面的粘污染；

步骤S5、在所述金属层上制备氮掺杂碳化硅薄膜，以形成一监控晶圆；

步骤S6、测量参数；

步骤S7、回收所述监控晶圆，去除所述氮掺杂碳化硅薄膜和所述金属层；

步骤S8、去除所述二氧化硅薄膜，以重新形成裸片晶圆；

步骤S9、重复上述步骤S2-S8。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，用PECVD的方法在所述晶圆上生长所述二氧化硅薄膜；其中，所述二氧化硅薄膜的厚度为

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述金属层的厚度为

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述金属层中包括一粘合层、一籽晶层和一金属膜；其中，所述金属层中的所述金属膜覆盖所述籽晶层的上表面，所述籽晶层覆盖所述粘合层的上表面。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6中，测量所述参数是通过光学量测机台完成的，其中所述参数包括所述氮掺杂碳化硅薄膜的厚度和折射率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S7中，通过化学机械研磨去除所述氮掺杂碳化硅薄膜和所述金属层。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S8中，采用湿法刻蚀工艺去除所述二氧化硅薄膜。

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