检测生产环境对金属连线腐蚀的方法

摘要

本发明公开了一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，包括如下步骤：提供一晶圆，在所述晶圆的切割道上制备离子阱组合结构，其中，所述离子阱组合结构包括各种类器件结构的离子阱结构，每种器件的离子阱结构中P阱和N阱均通过各自上方的接触孔连接金属连线；将所述制备好离子阱组合结构的晶圆放置在正常的生产环境中；通过显微镜观察所述晶圆切割道上离子阱组合结构的金属连线的电化学腐蚀情况。采用本发明的技术方案可以更快检测出生产环境对金属连线腐蚀的影响，以便在实际的生产中进行相应的改进，从而提高产品的良率。

权利要求

1.一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，提供一晶圆，在所述晶圆的切割道上制备离子阱组合结构，其中，所述离子阱组合结构包括各种类器件结构的离子阱结构，每种器件的离子阱结构中通过单次离子注入制备形成的P阱和N阱均通过各自上方的接触孔连接金属连线；

S2，将制备好所述离子阱组合结构的晶圆放置在正常的生产环境中；

S3，通过显微镜观察所述晶圆切割道上离子阱组合结构的金属连线的电化学腐蚀情况。

2.如权利要求1所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：提供一晶圆，在所述晶圆的切割道上制备各种类器件结构的P阱和N阱，于所述各种类器件结构的P阱和N阱的正上方分别形成接触孔，于各个接触孔上方分别形成金属连线，所述P阱正上方的接触孔连通金属连线和P阱,所述N阱正上方的接触孔连通金属连线和N阱，每种器件结构的P阱和N阱、以及相应的接触孔和金属连线形成每种器件结构的离子阱结构，各种类器件结构的离子阱结构一起构成所述晶圆切割道上的离子阱组合结构。

3.如权利要求2所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述离子阱组合结构中每种器件结构的离子阱结构沿晶圆切割道竖向排列。

4.如权利要求2所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述离子阱组合结构中每种器件结构的离子阱结构沿晶圆切割道横向排列。

5.如权利要求3或4任一项所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，每种器件的离子阱结构中金属连线之间的距离为晶圆允许的金属连线之间的最小间距。

6.如权利要求3或4任一项所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述离子阱组合结构中相邻的离子阱结构之间的间距相同。

7.如权利要求1所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为，设定固定的时间间隔，定时通过显微镜观察所述晶圆切割道上离子阱组合结构的金属连线的电化学腐蚀情况。

8.如权利要求1所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述金属连线为铜金属连线。

9.如权利要求1所述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其特征在于，所述显微镜为电子显微镜。

说明书

检测生产环境对金属连线腐蚀的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法。

背景技术

[0002] 随着超大规模集成电路生产技术的持续不断的进步，生产过程中环境对器件性能的影响也越来越大。随着集成电路线宽的不断减小，特别在后段铜金属的互连工艺中，晶圆表面在化学机械抛光后的几个小时之内就可能发生电化学的反应生成如图1所示的金属上的缺陷。缺陷的生成和晶圆表面所处的微环境和金属连线下面的器件结构情况具有直接的相关性。而目前在集成电路生产的洁净室内针对空气颗粒和化学成份的检测是有成熟的流程和技术进行监控的，但对于晶圆表面所处的微环境的监控是比较欠缺的，特别是各种不同器件结构上金属连线对于生产环境的电化学腐蚀问题。当集成电路的工艺技术进入到40nm以下时，由于大量的新材料的使用，器件结构对微环境的要求也越来越高，很多工艺结束到下一步工艺之间的停留时间是非常短的，例如后段的金属连线。然而，金属连线在环境中的反应是与其下面的器件结构时密切相关的，怎么样才能很好的监控和研究这个现象是本发明的主要解决的问题。

[0003] 一般的器件结构如图2所示，金属连线41、42分别通过接触孔31、32连接到源漏极21、22上，源漏极21、22分别位于P阱和N阱上，源漏极的存在可以起到与晶圆衬底的隔绝阻止大部分的衬底的漏电，所以在这种结构上发生的电化学的金属腐蚀的速度是比较缓慢的，有的比较敏感的可能已经发生了一定程度的电化学反应将不会被生产过程的监控的方法所发现，可能要等到最终的电性测试失效才能确定，但是这样就会造成良率的巨大损失。

[0004] 中国专利（公开号CN102706930A）提供了一种通过电化学方法用于不同环境金属腐蚀探测的传感器，具有圆柱形壳体，壳体周边设置有支架，支架的下面设置有强力磁铁，还设置有Ag/AgCl的参比电极和环形不锈钢的辅助电极。当传感器实施探测时，传感器底部的强力磁铁将整个传感器吸附在被测金属的表面，壳体内注入有溶液介质，辅助电极与溶液介质与被测金属构成导电回路。该发明制作工艺简单，耐磨性好，适应长时间户外作业，能够对不同环境中金属腐蚀情况进行快速检测。

[0005] 中国专利（公开号CN101876624A）提供一种检测装置和方法,特别是一种大气环境中金属材料腐蚀速率测量探头及其使用方法。它包括:激励信号输入端、试片托盘，多个腐蚀试片、温度补偿试片、激励信号输出端和多个响应信号测量端。检测时，探头接口与检测电路相连，对腐蚀试片与补偿试片施加同一直流激励信号；获取腐蚀试片及补偿试片两端的激励响应信号，计算腐蚀试片的减薄量，根据上述减薄量求出金属的腐蚀速率。该发明测量误差小、灵敏度高，抗干扰能力强，适用范围广，能够实现远程在线测量。

[0006] 上述两件专利采取的技术方案与本发明检测生产环境对金属连线腐蚀的方法所采取的检测方法并不相同。

发明内容

[0007] 针对上述存在的问题，本发明公开一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，以克服现有技术中由于现有的结构中金属连线的电化学腐蚀比较缓慢，有的可能已经发生了一定程度的电化学反应而不能被生产过程的监控的方法所发现，可能要等到最终的电性测试失效才能确定，从而会造成良率损失的问题。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0009] 一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，包括如下步骤：

[0010] S1，提供一晶圆，在所述晶圆的切割道上制备离子阱组合结构，其中，所述离子阱组合结构包括各种类器件结构的离子阱结构，每种器件的离子阱结构中P阱和N阱均通过各自上方的接触孔连接金属连线；

[0011] S2，将制备好所述离子阱组合结构的晶圆放置在正常的生产环境中；

[0012] S3，通过显微镜观察所述晶圆切割道上离子阱组合结构的金属连线的电化学腐蚀情况。

[0013] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述步骤S1具体为：提供一晶圆，通过单次离子注入在所述晶圆的切割道上制备各种类器件结构的P阱和N阱，于所述各种类器件结构的P阱和N阱的正上方分别形成接触孔，于各个接触孔上方分别形成金属连线，所述P阱正上方的接触孔连通金属连线和P阱,所述N阱正上方的接触孔连通金属连线和N阱，每种器件结构的P阱和N阱、以及相应的接触孔和金属连线形成每种器件结构的离子阱结构，各种类器件结构的离子阱结构一起构成所述晶圆切割道上的离子阱组合结构。

[0014] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述离子阱组合结构中每种器件结构的离子阱结构沿晶圆切割道竖向排列。

[0015] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述离子阱组合结构中每种器件结构的离子阱结构沿晶圆切割道横向排列。

[0016] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，每种器件的离子阱结构中金属连线之间的距离为晶圆允许的金属连线之间的最小间距。

[0017] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述离子阱组合结构中相邻的离子阱结构之间的间距相同。

[0018] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述步骤S3具体为，设定固定的时间间隔，定时通过显微镜观察所述晶圆切割道上离子阱组合结构的金属连线的电化学腐蚀情况。

[0019] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述金属连线为铜金属连线。

[0020] 上述的检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，其中，所述显微镜为电子显微镜。

[0021] 上述发明具有如下优点或者有益效果：

[0022] 本发明在晶圆切割道上制备离子阱组合结构，金属连线下的接触孔直接连接各种类器件结构的P阱和N阱，以便加剧器件结构的漏电使得金属线对环境更加敏感，以便能更快检测出生产环境对金属连线腐蚀的影响。

[0023] 具体附图说明

[0024] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

[0025] 图1是本发明背景技术中电子显微镜下金属铜线发生腐蚀的结构示意图；

[0026] 图2本发明背景技术中现有器件结构形成的离子阱结构示意图；

[0027] 图3是本发明检测生产环境对金属连线腐蚀的方法实施例一中离子阱结构的结构示意图；

[0028] 图4本发明检测生产环境对金属连线腐蚀的方法实施例一中离子阱组合结构的结构示意图；

[0029] 图5本发明检测生产环境对金属连线腐蚀的方法实施例一中晶圆及晶圆切割道的结构示意图；

[0030] 图6本发明检测生产环境对金属连线腐蚀的方法实施例一中发生电化学腐蚀的离子阱组合结构的结构示意图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

[0032] 实施例一：

[0033] 如图3-图6所示，本实施例涉及一种检测生产环境对金属连线腐蚀的方法，包括如下步骤：

[0034] S1，提供一晶圆，在所述晶圆的切割道上制备离子阱组合结构，所述离子阱组合结构包括各种类器件结构D1、D2…Dn的离子阱结构，每种器件的离子阱结构中P阱和N阱均通过各自上方的接触孔连接金属连线。

[0035] S2，将所述制备好离子阱组合结构的晶圆放置在正常的生产环境中。

[0036] S3，通过显微镜观察晶圆切割道上离子阱组合结构中各种类器件结构D1、D2…Dn的离子阱结构的金属连线的电化学腐蚀情况。

[0037] 其中，步骤S1具体为:通过单次离子注入在晶圆的切割道上制备各种类器件结构的P阱11和N阱12，于各种类器件结构的P阱11和N阱12的正上方分别形成接触孔31、32，于各个接触孔上方分别形成金属连线41、42，所述P阱11上方的接触孔31连通金属连线41和P阱11、所述N阱12上方的接触孔32连通金属连线42和N阱12，所述每种器件结构的P阱和N阱、与其对应的接触孔和金属连线形成每种器件的离子阱结构，各种类器件结构D1、D2…Dn的离子阱结构一起构成所述晶圆切割道上的离子阱组合结构。

[0038] 且所述晶圆切割道上的离子阱组合结构中各种类器件结构D1、D2…Dn的离子阱结构根据晶圆切割道的方向沿晶圆切割道横向排列或竖向排列，因晶圆切割道比较窄，各种类器件结构的离子阱结构沿晶圆切割道排列可以节约空间；所述每种器件的离子阱结构中金属连线之间的距离为晶圆上允许的金属连线之间的最小间距，一方面可以节约空间，另一方面方便进行对金属连线的电化学腐蚀情况的观察；离子阱组合结构中相邻的离子阱结构之间的间距相同，更方便进行对金属连线的电化学腐蚀情况的观察，如图4所示。

[0039] 所述步骤S4具体为，设定固定的时间间隔，定时通过显微镜观察晶圆切割道上离子阱组合结构中各种类器件结构D1、D2…Dn的离子阱结构的金属连线的电化学腐蚀情况，通过定时观察，可以更及时的观察到金属连线的电化学腐蚀情况，且节约了人力成本；所述金属连线为铜金属连线，铜金属连线是目前比较常用的金属连线；所述显微镜为电子显微镜，电子显微镜观察的电化学腐蚀情况更为准确。

[0040] 一段时间之后，晶圆切割道上的器件结构D2和器件结构D3的离子阱结构的金属连线发生电化学腐蚀，如图6所示，根据器件结构D2和器件结构D3的离子阱结构金属连线发生电化学腐蚀发生的情况可以知道器件结构D2和D3对生产环境的要求比较高，同时也知道了这两种器件结构发生电化学腐蚀的时间，可以根据这些检测情况进行分析并在实际的生产中进行相应的改进。

[0041] 由本实施例可知，在晶圆切割道上制备离子阱组合结构，离子阱组合结构中金属连线下的接触孔直接连接到各种类器件结构的P阱或N阱上，加剧器件结构的漏电使得金属连线对环境更加敏感，从而能很快检测出生产环境对金属连线腐蚀的影响，以便在实际的生产中进行相应的改进，从而提高产品的良率。

[0042] 本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

[0043] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。