CN115284162B - 介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法,其中介质层的物理性能的监测方法包括:建立椭圆偏振法以测试介质层相关物理参数的光学量程式;获取之前至少两个生产批次中所有介质层的折射率及其研磨率;根据所述介质层的折射率及其研磨率,建立数据模型;测试当前生产批次中的介质层的折射率;利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率。本申请通过根据所述介质层的折射率及其研磨率,建立有效的数据模型来合理预测当前批次及之后所有批次的介质层的研磨率,并且根据不断生产的批次还可以动态修正所述数据模型,实现了介质层的物理性能的动态监测和精确监控。

Description

介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域,具体涉及一种介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法。
背景技术
随着超大规模集成电路的高速发展,芯片的集成度不断提高,特征尺寸不断减小。金属互联的多层布线导致金属导线的电阻、线间电容和层间电容增大,从而使得RS延迟时间、串扰噪声和功耗等增加,这些问题成为集成电路进一步发展的制约因素。
为解决上述问题,提高芯片的速度,目前业界普遍做法从两个方面考虑,一方面采用Cu金属互联代替Al金属,减少电阻;另一方面用low-K电介质(K<3)代替SiO2(K=3.9-4.2),降低金属互联层间绝缘层的介电常数K。
由于用low-K电介质代替SiO2可以降低金属互联层间绝缘层的介电常数K,因此low-K电介质的物理性能(包括厚度,K值,N值,强度等)对于芯片的性能来说有着至关重要的作用,除此之外,low-K电介质的物理性能差异也会对芯片的制造工艺(尤其是后续的平坦化工艺)带来影响,最终影响芯片性能。但是,在工厂生产过程中现有的low-K电介质的对后续平坦化工艺的影响(研磨率),只能通过实际研磨测试来判定,但是经常会受到平坦化工艺设备部件lifetime的影响,导致无法准确监控。
发明内容
本申请提供了一种介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法,可以解决现有的介质层的物理性能无法准确监控、半导体芯片的电性能无法精确监控中的至少一个问题。
一方面,本申请实施例提供了一种介质层的物理性能的监测方法,包括:
建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式;
根据所述光学量程式,获取之前至少两个生产批次中所有介质层的折射率;并收集研磨机台中各介质层对应的研磨率;
根据所述介质层的折射率和所述介质层的研磨率,建立数据模型;
获取当前生产批次中的介质层的折射率;
根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还包括:
根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,调整CMP工艺中研磨机台的工艺参数。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,CMP工艺中研磨机台的所述工艺参数包括:研磨时间、研磨率。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还包括:
根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,对当前生产批次中的介质层执行CMP工艺。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式包括:选择测试模式、调整测试参数。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,所述介质层包括:多孔低介电常数的介质层。
可选的,在所述介质层的物理性能的监测方法中,所述获取当前生产批次中的介质层的折射率包括:
根据所述光学量程式,获取当前生产批次中的介质层的折射率。
另一方面,本申请实施例提供了一种半导体芯片性能的监测方法,包括:所述介质层的物理性能的监测方法。
本申请技术方案,至少包括如下优点:
本申请通过根据所述介质层的折射率及其研磨率,建立有效的数据模型来合理预测当前批次及之后所有批次的介质层的研磨率,并且还可以根据不断生产的批次中的介质层的新的折射率和研磨率来动态修正所述数据模型,实现了介质层的物理性能的动态监测和精确监控,可以大大提高量产过程中介质层的研磨率的检测效率以及准确性,提高了机台的使用率,也实现了半导体芯片的电性能的准确监控,提高了半导体芯片的生产效率和产品良率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的介质层的物理性能的监测方法的流程图;
图2是本发明实施例的介质层的折射率和研磨率的数据关系示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电气连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外,下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本申请实施例提供了一种介质层的物理性能的监测方法,参考图1,图1是本发明实施例的介质层的物理性能的监测方法的流程图,所述介质层的物理性能的监测方法包括:
步骤S10:建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式。具体的,建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式包括:选择测试模式、调整测试参数等。
较佳的,所述介质层包括但不限于:多孔低介电常数的介质层。
步骤S20:根据所述光学量程式,获取之前至少两个生产批次中所有介质层的折射率;并收集研磨机台中各介质层对应的研磨率(RI)。具体的,收集(获取)研磨机台中各介质层对应的研磨率的方法可以包括:利用机台量测所述介质层的前值厚度a和研磨之后所述介质层的后值厚度b;根据所述介质层的前值厚度a和所述介质层的后值厚度b,获取所述介质层的研磨厚度c,其中,所述介质层的研磨厚度c的计算公式可以为c=a-b;根据CMP(化学机械研磨)工艺的研磨时间t,获取所述介质层的研磨率RR,其中,所述介质层的研磨率RR的计算公式可以为:RR=c÷t。
步骤S30:根据所述介质层的折射率和所述介质层的研磨率,建立数据模型。具体的,参考图2,图2是本发明实施例的介质层的折射率和介质层的研磨率的数据关系示意图。图2中,横坐标是介质层的研磨率(RR),纵坐标是介质层的折射率(RI),其中,研磨率RR是相对值。发明人实验发现,介质层的研磨率RR与低介电常数(Low-K)介质层的RI(折射率)呈线性关系。
步骤S40:获取当前生产批次中的介质层的折射率。具体的,在本实施例中,可以根据所述光学量程式,获取当前生产批次中的介质层的折射率。
步骤S50:根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率。
在本实施例中,建立介质层的研磨率RR与介质层的折射率RI值的数据模型(相关性数据库,correlation database),通过直接量测RI值来监控RR,可以大大提升监测的准确性和PM复机效率。其中,RI值的监控量测程式(数据模型)是经过特殊优化后的,需求对RI高敏感度。
进一步的,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还可以包括:根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,调整CMP工艺中研磨机台的工艺参数。其中,CMP工艺中研磨机台的所述工艺参数包括但不限于:研磨时间、研磨率。
优选的,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还包括:根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,对当前生产批次中的介质层执行CMP工艺。
另一方面,本申请实施例提供了一种半导体芯片性能的监测方法,包括:所述介质层的物理性能的监测方法。
综上,本发明提供一种介质层的物理性能、半导体芯片性能的监测方法,其中介质层的物理性能的监测方法包括:建立椭圆偏振法以测试介质层相关物理参数的光学量程式;获取之前至少两个生产批次中所有介质层的折射率及其研磨率;根据所述介质层的折射率及其研磨率,建立数据模型;测试当前生产批次中的介质层的折射率;利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率。本申请通过根据所述介质层的折射率及其研磨率,建立有效的数据模型来合理预测当前批次及之后所有批次的介质层的研磨率,并且还可以根据不断生产的批次中的介质层的新的折射率和研磨率来动态修正所述数据模型,实现了介质层的物理性能的动态监测和精确监控,可以大大提高量产过程中介质层的研磨率的检测效率以及准确性,提高了机台的使用率,也实现了半导体芯片的电性能的准确监控,提高了半导体芯片的生产效率和产品良率。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,包括:
建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式;
根据所述光学量程式,获取之前至少两个生产批次中所有介质层的折射率;并收集研磨机台中各介质层对应的研磨率;
根据所述介质层的折射率和所述介质层的研磨率,建立数据模型,其中,所述介质层为低介电常数介质层,所述数据模型为低介电常数介质层的研磨率与低介电常数介质层的折射率的线性关系;
获取当前生产批次中的介质层的折射率;
根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率。
2.根据权利要求1所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还包括:
根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,调整CMP工艺中研磨机台的工艺参数。
3.根据权利要求2所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,CMP工艺中研磨机台的所述工艺参数包括:研磨时间、研磨率。
4.根据权利要求2所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,在根据当前生产批次中的介质层的折射率,利用所述数据模型获取当前生产批次中的介质层对应的研磨率之后,所述介质层的物理性能的监测方法还包括:
根据当前生产批次中的介质层对应的研磨率,对当前生产批次中的介质层执行CMP工艺。
5.根据权利要求1所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,建立椭圆偏振法以测试介质层的多个物理参数的光学量程式包括:选择测试模式、调整测试参数。
6.根据权利要求1所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,所述介质层包括:多孔低介电常数的介质层。
7.根据权利要求1所述的介质层的物理性能的监测方法,其特征在于,所述获取当前生产批次中的介质层的折射率包括:
根据所述光学量程式,获取当前生产批次中的介质层的折射率。
8.一种半导体芯片性能的监测方法,其特征在于,包括:如权利要求1至7中任一项所述的介质层的物理性能的监测方法。
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