過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)及其形成方法、過刻蝕率的測量方法
【專利摘要】一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)及其形成方法、過刻蝕率的測量方法，其中過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)包括：基底，基底包括第一區(qū)和第二區(qū)；位于第一區(qū)上的第一層間介質(zhì)層；位于第二區(qū)上的第二層間介質(zhì)層；位于第二層間介質(zhì)層上的第一刻蝕停止層，第一刻蝕停止層的上表面與第一層間介質(zhì)層的上表面齊平；位于所述第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上的第三層間介質(zhì)層；位于第一區(qū)上第三層間介質(zhì)層中的第一溝槽；位于第二區(qū)上第三層間介質(zhì)層中的第二溝槽；第一通孔，第一通孔呈上大下小的截頭圓錐形；第二通孔，第二通孔上大下小的截頭圓錐形。本發(fā)明提供的測試結(jié)構(gòu)可以減小測量過刻蝕率的復(fù)雜度。
【專利說明】過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)及其形成方法、過刻蝕率的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及到一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)及其形成方法、過 刻蝕率的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸越來越小，而復(fù)雜度越 來越高，為了保證半導(dǎo)體器件的可靠性，需要對半導(dǎo)體器件的制造工藝進行嚴格的控制。
[0003] 以形成銅大馬士革結(jié)構(gòu)工藝中的介質(zhì)層的刻蝕方法為例，其主要包括以下步驟：
[0004]參考圖1，提供基底1，在所述基底1上形成第一層間介質(zhì)層21，在所述第一層間介 質(zhì)層21上形成互連線3,在所述互連線3上形成第二層間介質(zhì)層22。所述第二層間介質(zhì)層 22的厚度為S。
[0005] 參考圖2,在所述第二層間介質(zhì)層22上形成圖形化的硬掩膜層4,并在所述圖形化 的硬掩膜層4和所述第二層間介質(zhì)層22上形成圖形化的光刻膠5。
[0006] 參考圖3,以所述圖形化的光刻膠5為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層22,在第二 層間介質(zhì)層22中形成呈圓柱形的通孔11，所述通孔11的深度Sl小于所述第二層間介質(zhì)層 22的厚度S。形成通孔11后，去除所述圖形化的光刻膠5。通孔11的直徑為W1。
[0007] 參考圖3和圖4,以所述圖形化的硬掩膜層4為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層 22。由于圖形化的硬掩膜層4暴露的面積比圖形化的光刻膠5暴露的面積大，所以以所述 圖形化的硬掩膜層4為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層22時，會使所述通孔11的底部逐漸 下移，并最終抵達互連線3上表面，即所述通孔11暴露互連線3的上表面；而且由于存在橫 向刻蝕，所述通孔11逐漸被刻蝕成上大下小截頭圓錐形。
[0008] 若以所述圖形化的硬掩膜層4為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層22時，所述通孔 11的底部剛好抵達互連線3的上表面，刻蝕也剛好停止，則所述通孔11的底部直徑W2等于 Wl0
[0009] 但在實際工藝中，一般要求W2大于W1，即要求以所述圖形化的硬掩膜層4為掩膜， 刻蝕所述第二層間介質(zhì)層22時，所述通孔11的底部抵達互連線3的上表面時，刻蝕并沒有 停止。由于互連線3的阻擋，通孔11的底部不會進入第一層間介質(zhì)層21內(nèi)，進一步的刻蝕 只能使所述通孔11的底部直徑W2變大，導(dǎo)致W2大于Wl。所述通孔11的底部直徑W2決定 了在通孔11內(nèi)形成的插塞與互連線3的接觸面積，進而影響最終形成的器件的性能。因此 需要對W2相對Wl增大的比例進行監(jiān)控，以確保最終形成的器件具有較好的性能。
[0010] 為了對W2相對Wl增大的比例進行監(jiān)控，現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置了相關(guān)的測試結(jié)構(gòu)，所述 測試結(jié)構(gòu)與銅大馬士革結(jié)構(gòu)形成在同一基底1上。
[0011] 以下對現(xiàn)有技術(shù)中過刻蝕率的測量方法進行說明。
[0012] 參考圖5,測試結(jié)構(gòu)中，所述第一層間介質(zhì)層21和第二層間介質(zhì)層22之間沒有形 成互連線。以圖形化的光刻膠為掩膜刻蝕后，形成通孔11，所述通孔11底部至第二層間介 質(zhì)層22下表面的間距為S2,其中S2=S-S1，Sl參考圖3中所示。
[0013] 參考圖6,以所述圖形化的硬掩膜層4為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層22時，由 于沒有互連線作為刻蝕的阻擋層，所以通孔11的底部會進入第一層間介質(zhì)層21中，形成過 刻蝕。第一層間介質(zhì)層21被刻蝕的深度為S3。
[0014] 過刻蝕的程度以過刻蝕率（OverEtchPercentage)δ來衡量，過刻蝕率δ越大， 表示過刻蝕的程度越大，所述過刻蝕率δ=S3/S2。
[0015] 由于測試結(jié)構(gòu)的刻蝕過程與形成銅大馬士革結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層的刻蝕過程同步進行， 所以過刻蝕率S直接反應(yīng)了W2相對Wl增大的比例，即過刻蝕率δ越大，則表示W(wǎng)2相對 Wl增大的比例也越大?，F(xiàn)有技術(shù)中，通過測量計算過刻蝕率S來間接得到W2相對Wl增大 的比例。
[0016] 測量S2和S3需要制作相關(guān)切片，然后通過剖面掃描電子顯微鏡（XSEM)測量S2和 S3,并通過計算得出過刻蝕率δ。
[0017] 上述方法中，制作切片的工藝復(fù)雜，使得測量過刻蝕率δ的過程繁瑣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0018] 本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中，測量過刻蝕率δ的過程繁瑣。
[0019] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)，包括：
[0020] 基底，所述基底包括位于不同位置的第一區(qū)和第二區(qū)；
[0021] 位于第一區(qū)上的第一層間介質(zhì)層；
[0022] 位于第二區(qū)上的第二層間介質(zhì)層；
[0023] 位于第二層間介質(zhì)層上的第一刻蝕停止層，第一刻蝕停止層的上表面與第一層間 介質(zhì)層的上表面齊平；
[0024] 位于所述第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上的第三層間介質(zhì)層，第一層間介質(zhì) 層、第二層間介質(zhì)層和第三層間介質(zhì)層的材料相同；
[0025] 位于第一區(qū)上第三層間介質(zhì)層中的第一溝槽；
[0026] 位于第二區(qū)上第三層間介質(zhì)層中的第二溝槽；
[0027] 位于第一溝槽下方、第三層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層中的第一通孔，所述第一 通孔呈上大下小的截頭圓錐形；
[0028] 位于第二溝槽下方、第三層間介質(zhì)層中的第二通孔，所述第二通孔呈上大下小的 截頭圓錐形。
[0029] 可選的，還包括：
[0030] 位于所述第一層間介質(zhì)層與第三層間介質(zhì)層之間，和位于所述第一刻蝕停止層與 第三層間介質(zhì)層之間的第二刻蝕停止層。
[0031] 可選的，所述第一層間介質(zhì)層為低k介質(zhì)層或SiO2層。
[0032] 可選的，所述低k介質(zhì)層為無定形碳氮層、多晶硼氮層、氟硅玻璃層、多孔SiOCH層 或多孔金剛石層。
[0033] 可選的，所述第一刻蝕停止層為無定形碳層、BN層、TiN層或Cu層。
[0034] 可選的，所述第二刻蝕停止層為含碳氮化物層、碳化硅層或氮化硅層。
[0035] 可選的，第一層間介質(zhì)層和第三層間介質(zhì)層的厚度為200-300nm。
[0036] 可選的，所述第二刻蝕停止層的厚度為200-250A。
[0037] 本發(fā)明還提供一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0038] 提供基底，所述基底包括位于不同位置的第一區(qū)和第二區(qū)；
[0039] 在第一區(qū)上形成第一層間介質(zhì)層、在第二區(qū)上形成第二層間介質(zhì)層；
[0040] 在第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕停止層，第一刻蝕停止層的上表面與第一層間 介質(zhì)層的上表面齊平；
[0041] 在第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上形成第三層間介質(zhì)層，第一層間介質(zhì)層、 第二層間介質(zhì)層和第三層間介質(zhì)層的材料相同；
[0042] 在所述第三層間介質(zhì)層上形成硬掩膜層，第一區(qū)上的硬掩膜層具有第一硬掩膜窗 口，第二區(qū)上的硬掩膜層具有第二硬掩膜窗口，第一硬掩膜窗口和第二硬掩膜窗口具有第 一尺寸；
[0043] 在第三層間介質(zhì)層和硬掩膜層上形成光刻膠，所述光刻膠具有第一光刻膠窗口和 第二光刻膠窗口，第一光刻膠窗口和第二光刻膠窗口具有第二尺寸，第二尺寸小于第一尺 寸，第一硬掩膜窗口在第一區(qū)上的投影覆蓋第一光刻膠窗口在第一區(qū)上的投影，第二硬掩 膜窗口在第二區(qū)上的投影覆蓋第二光刻膠窗口在第二區(qū)上的投影；
[0044] 通過第一光刻膠窗口刻蝕部分厚度的第三層間介質(zhì)層，在第三層間介質(zhì)層中形成 第一通孔，通過第二光刻膠窗口刻蝕部分厚度的第三層間介質(zhì)層，在第三層間介質(zhì)層中形 成第二通孔；
[0045] 去除所述光刻膠；
[0046] 通過第一硬掩膜窗口和第二硬掩膜窗口刻蝕第三層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層， 使第一通孔的底部進入第一層間介質(zhì)層，并在所述第一區(qū)上的第三層間介質(zhì)層中形成第一 溝槽，在第二區(qū)上的第三層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，所述第二通孔的底部位于第一刻蝕 停止層上表面。
[0047] 可選的，在第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕停止層的方法包括：
[0048] 在第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕停止材料層，所述第一刻蝕 停止材料層的厚度大于第一層間介質(zhì)層高出第二層間介質(zhì)層的厚度；
[0049] 去除高出第一層間介質(zhì)層的第一刻蝕停止材料層，在第二層間介質(zhì)層上形成第一 刻蝕停止層。
[0050] 可選的，在第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上形成第三層間介質(zhì)層之前，在第 一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上形成第二刻蝕停止層，第三層間介質(zhì)層形成在第二刻蝕 停止層上。
[0051] 可選的，所述第一層間介質(zhì)層為低k介質(zhì)層或SiO2層。
[0052] 可選的，所述低k介質(zhì)層為無定形碳氮層、多晶硼氮層、氟硅玻璃層、多孔SiOCH層 或多孔金剛石層。
[0053] 可選的，所述第一刻蝕停止層為無定形碳層、BN層、TiN層或Cu層。
[0054] 可選的，所述第二刻蝕停止層為含氮氮化硅層、碳化硅層或氮化硅層。
[0055] 可選的，第一層間介質(zhì)層和第三層間介質(zhì)層的厚度為200-300nm。
[0056] 可選的，所述第二刻蝕停止層的厚度為200-250A。
[0057] 可選的，通過第一硬掩膜窗口和第二硬掩膜窗口刻蝕第三層間介質(zhì)層和第一層間 介質(zhì)層后，還包括：去除所述硬掩膜層。
[0058] 本發(fā)明還提供一種過刻蝕率的測量方法，包括：
[0059] 提供上述過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)；
[0060] 使用⑶SEM測量第一通孔的頂部直徑al和底部直徑bl;
[0061] 使用⑶SEM測量第二通孔的底部直徑b2 ;
[0062] 過刻蝕率δ= (b2-bl)/[ (al-bl)- (b2-bl)]。
[0063] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0064] 本技術(shù)方案中提供的大馬士革互連結(jié)構(gòu)過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)，只需要使用關(guān)鍵尺 寸掃描電子顯微鏡（⑶SEM)測量第一通孔的頂部直徑al和底部直徑bl，以及第二通孔的底 部直徑b2就能得到過刻蝕率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中使用XSEM測量測試結(jié)構(gòu)切片的數(shù)據(jù)來測 量過刻蝕率的方法,簡化了測量過刻蝕率δ的復(fù)雜度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0065] 圖1至圖4是現(xiàn)有技術(shù)中形成銅大馬士革結(jié)構(gòu)工藝中形成通孔的各步驟的剖面結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0066] 圖5和圖6是現(xiàn)有技術(shù)中測量過刻蝕率各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067] 圖7至圖15本發(fā)明第一實施例中過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)形成方法各制作階段的剖 面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0068] 圖16是圖15的俯視圖。
【具體實施方式】
[0069] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0070] 第一實施例
[0071] 本實施例提供一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0072] 參考圖7,提供基底110,所述基底110包括位于不同位置的第一區(qū)111和第二區(qū) 112。
[0073] 所述基底110可以為娃基底、錯娃基底等本領(lǐng)域所熟知的半導(dǎo)體基底。所述基底 110中還可以形成有晶體管、互連線、插塞等半導(dǎo)體器件。
[0074] 所述基底110還包括芯片區(qū)（未示出），第一區(qū)111和第二區(qū)112位于所述芯片區(qū) 外。
[0075] 為了節(jié)省第一區(qū)111和第二區(qū)112的占用面積，第一區(qū)111和第二區(qū)112相接觸。 圖7中為了區(qū)分，用直線將第一區(qū)111和第二區(qū)112分開。
[0076] 在其他實施例中，第一區(qū)111和第二區(qū)112也可以隔開。
[0077] 接著，在第一區(qū)111上形成第一層間介質(zhì)層、第二區(qū)112上形成第二層間介質(zhì)層， 形成第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層的方法包括：
[0078] 參考圖8,在第一區(qū)111和第二區(qū)112上形成介質(zhì)材料層120。
[0079] 介質(zhì)材料層120為SiO2層，也可以為低k介質(zhì)層，如無定形碳氮層、多晶硼氮層、 氟硅玻璃層、多孔SiOCH層或多孔金剛石層。
[0080] 介質(zhì)材料層120的形成方法可以是化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等本領(lǐng)域所熟知 的形成方法。
[0081] 介質(zhì)材料層120與芯片區(qū)上的介質(zhì)材料層在同一工藝下形成。
[0082] 在具體實施例中，介質(zhì)材料層120的厚度為200_300nm。
[0083] 參考圖9,刻蝕部分厚度的第二區(qū)112上的介質(zhì)材料層，第一區(qū)111上的介質(zhì)材料 層為第一層間介質(zhì)層121，第二區(qū)112上剩余的介質(zhì)材料層為第二層間介質(zhì)層122。
[0084] 圖9中為了區(qū)分，第一層間介質(zhì)層121與第二層間介質(zhì)層122使用直線分開。
[0085] 在具體實施例中，刻蝕部分厚度的第二區(qū)112上的介質(zhì)材料層的方法包括：
[0086] 在介質(zhì)材料層120上形成圖形化的掩膜層，所述圖形化的掩膜層暴露第二區(qū)112 上的介質(zhì)材料層120 ;
[0087] 以所述圖形化的掩膜層為掩膜，刻蝕部分厚度的第二區(qū)112上的介質(zhì)材料層120， 形成第二層間介質(zhì)層122 ;
[0088] 去除所述圖形化的掩膜層。
[0089] 刻蝕部分厚度的第二區(qū)112上的介質(zhì)材料層的步驟對應(yīng)芯片區(qū)中刻蝕介質(zhì)材料 層以形成刻蝕溝槽的步驟，所述刻蝕溝槽用于填充導(dǎo)電層以形成互連線。參考圖10,在第二 層間介質(zhì)層122上形成第一刻蝕停止層131，第一刻蝕停止層131的上表面與第一層間介質(zhì) 層121的上表面齊平。
[0090] 在具體實施例中，在第二層間介質(zhì)層122上形成第一刻蝕停止層131的方法包 括：
[0091] 在第一層間介質(zhì)層121和第二層間介質(zhì)層122上形成第一刻蝕停止材料層，所述 第一刻蝕停止材料層的厚度大于第一層間介質(zhì)層121高出第二層間介質(zhì)層122的厚度；
[0092] 去除高出第一層間介質(zhì)層121的第一刻蝕停止材料層，在第二層間介質(zhì)層122上 形成第一刻蝕停止層131。
[0093] 在具體實施例中，所述第一刻蝕停止層131為無定形碳層、BN層、TiN層或Cu層。
[0094] 在本實施例中，所述第一刻蝕停止層131為Cu層，形成Cu層與芯片區(qū)上在刻蝕溝 槽中形成Cu互連線在同一工藝下完成。
[0095] 在其他實施例中，還可以在第一刻蝕停止層131和第一層間介質(zhì)層121上表面形 成厚度為200-250A的第二刻蝕停止層。所述第二刻蝕停止層為含氮氮化硅層、碳化硅層 或氮化硅層。
[0096] 參考圖11，在第一刻蝕停止層131和第一層間介質(zhì)層121上形成第三層間介質(zhì)層 123,第三層間介質(zhì)層123與介質(zhì)材料層120的材料相同。
[0097] 形成第三層間介質(zhì)層123的方法可以為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等本領(lǐng)域所 熟知的形成方法。
[0098] 形成第三層間介質(zhì)層123對應(yīng)在芯片區(qū)中也形成第三層間介質(zhì)層。
[0099] 參考圖12,在所述第三層間介質(zhì)層123上形成硬掩膜層140,第一區(qū)111上的硬掩 膜層140具有第一硬掩膜窗口 141，第二區(qū)112上的硬掩膜層140具有第二硬掩膜窗口 142， 第一硬掩膜窗口 141和第二硬掩膜窗口 142具有第一尺寸hi。
[0100] 該步驟對應(yīng)芯片區(qū)也形成硬掩膜層，硬掩膜層定義需要形成互連線的位置。
[0101] 在具體實施例中，形成硬掩膜層140的方法包括：
[0102]在所述第三層間介質(zhì)層123上形成硬掩膜材料層；
[0103] 在所述硬掩膜材料層上形成圖形化的光刻膠，所述圖形化的光刻膠定義了第一硬 掩膜窗口和第二硬掩膜窗口的位置；
[0104] 以所述圖形化的光刻膠為掩膜，刻蝕所述硬掩膜材料層，形成硬掩膜層140 ;
[0105] 去除所述圖形化的光刻膠。
[0106] 參考圖13,在第三層間介質(zhì)層123和硬掩膜層140上形成光刻膠150,所述光刻膠 150具有第一光刻膠窗口 151和第二光刻膠窗口 152,第一光刻膠窗口 151和第二光刻膠窗 口 152具有第二尺寸bl，第二尺寸bl小于第一尺寸hl，第一硬掩膜窗口在第一區(qū)111上的 投影覆蓋第一光刻膠窗口 151在第一區(qū)111上的投影，第二硬掩膜窗口在第二區(qū)112上的 投影覆蓋第二光刻膠窗口 152在第二區(qū)112上的投影。即第一光刻膠窗口 151和第二光刻 膠窗口 152的底部就是第三層間介質(zhì)層123的上表面。
[0107] 該步驟對應(yīng)芯片區(qū)也形成光刻膠，光刻膠定義需要形成通孔的位置。
[0108] 參考圖14,通過第一光刻膠窗口 151刻蝕部分厚度的第三層間介質(zhì)層123,在第三 層間介質(zhì)層123中形成第一通孔161，通過第二光刻膠窗口 152刻蝕部分厚度的第三層間介 質(zhì)層123,在第三層間介質(zhì)層123中形成第二通孔162。然后，去除所述光刻膠150。
[0109] 通過第一光刻膠窗口 151刻蝕部分厚度的第三層間介質(zhì)層123與通過第二光刻膠 窗口 152刻蝕部分厚度的第三層間介質(zhì)層123在同一工藝下進行，同時完成對第三層間介 質(zhì)層123的刻蝕。
[0110] 在具體實施例中，刻蝕第三層間介質(zhì)層123的方法為干法刻蝕。
[0111] 在具體實施例中，第一光刻膠窗口 151和第二光刻膠窗口 152為圓柱形，所以第一 通孔161和第二通孔162也為圓柱形，且第一通孔161和第二通孔162的直徑為bl。
[0112] 第一通孔161和第二通孔162的底部至第一層間介質(zhì)層121上表面的間距為S2。
[0113] 該步驟對應(yīng)芯片區(qū)以光刻膠為掩膜，刻蝕第三層間介質(zhì)層以形成通孔。
[0114] 參考圖15,通過第一硬掩膜窗口 141和第二硬掩膜窗口 142刻蝕第三層間介質(zhì)層 123和第一層間介質(zhì)層121，使第一通孔161的底部進入第一層間介質(zhì)層121，并在所述第一 區(qū)111上的第三層間介質(zhì)層123中形成第一溝槽101，在第二區(qū)112上的第三層間介質(zhì)層 123中形成第二溝槽102,所述第二通孔162的底部位于第一刻蝕停止層131上表面。
[0115] 在其他實施例中，通過第一硬掩膜窗口 141和第二硬掩膜窗口 142刻蝕第三層間 介質(zhì)層123和第一層間介質(zhì)層121后，還包括去除所述硬掩膜層140。
[0116] 由于第一硬掩膜窗口 141和第二硬掩膜窗口 142的第一尺寸hi大于第一光刻膠 窗口 151和第二光刻膠窗口 152的第二尺寸bl，所以通過第一硬掩膜窗口 141和第二硬掩 膜窗口 142進行刻蝕時，第一通孔161和第二通孔162由于沒有尺寸相應(yīng)的掩膜，而導(dǎo)致橫 向刻蝕，而且由于第一層間介質(zhì)層121與第三層間介質(zhì)層123材料相同，所以第一通孔161 和第二通孔162都逐漸被刻蝕成上大下小的截頭圓錐形。
[0117] 在其他實施例中，在第一刻蝕停止層131和第一層間介質(zhì)層121上形成厚度為 200-250A的第二刻蝕停止層。形成第二刻蝕停止層的作用是使芯片區(qū)中，刻蝕第二刻蝕 停止層以上的材料層時，刻蝕都停在第二刻蝕停止層上，以避免過刻蝕對互連線造成過重 的損傷。
[0118] 由于第二刻蝕停止層的厚度非常薄，不會對第一通孔161和第二通孔162的截頭 圓錐形造成影響。
[0119] 該刻蝕步驟對應(yīng)芯片區(qū)以硬掩膜層為掩膜進行刻蝕，以在第三層間介質(zhì)層中形成 刻蝕溝槽，所述刻蝕溝槽用于填充導(dǎo)電層以形成互連線，并使第三層間介質(zhì)層中已形成的 通孔底部延伸至第三層間介質(zhì)層下表面的互連線的上表面。
[0120] 第一通孔161由于沒有第一刻蝕停止層131的阻擋，刻蝕進入第一層間介質(zhì)層121 中。
[0121] 第二通孔162由于第一刻蝕停止層131的阻擋，刻蝕停止在第一刻蝕停止層131 的上表面。
[0122] 第二實施例
[0123] 本實施例提供一種測試結(jié)構(gòu)，參考圖15,包括：
[0124] 基底110,所述基底110包括位于不同位置的第一區(qū)111和第二區(qū)112 ;
[0125] 位于第一區(qū)111上的第一層間介質(zhì)層121 ;
[0126] 位于第二區(qū)112上的第二層間介質(zhì)層122,第二層間介質(zhì)層122的厚度小于第一層 間介質(zhì)層121的厚度；
[0127] 位于第二層間介質(zhì)層122上的第一刻蝕停止層131，第一刻蝕停止層131的上表面 與第一層間介質(zhì)層121的上表面齊平；
[0128] 位于所述第一刻蝕停止層131和第一層間介質(zhì)層121上的第三層間介質(zhì)層123,第 一層間介質(zhì)層121、第二層間介質(zhì)層122和第三層間介質(zhì)層123的材料相同；
[0129] 位于第一區(qū)111上第三層間介質(zhì)層123中的第一溝槽101 ;
[0130] 位于第二區(qū)112上第三層間介質(zhì)層123中的第二溝槽102 ;
[0131] 位于第一溝槽101下方、第三層間介質(zhì)層123和第二層間介質(zhì)層122中的第一通 孔161，所述第一通孔161呈上大下小的截頭圓錐形；
[0132] 位于第二溝槽102下方、第三層間介質(zhì)層123中的第二通孔162,所述第二通孔 162上大下小的截頭圓錐形。
[0133] 在具體實施例中，第一層間介質(zhì)層121和第三層間介質(zhì)層123的厚度為 200_300nm〇
[0134] 在其他實施例中，所述第一層間介質(zhì)層121與第三層間介質(zhì)層123之間，和所述第 一刻蝕停止層131與第三層間介質(zhì)層123之間設(shè)有厚度為200-250A的第二刻蝕停止層。 所述第二刻蝕停止層為含碳氮化物層、碳化硅層或氮化硅層。
[0135] 在具體實施例中，所述第一層間介質(zhì)層121為SiO2層或低k介質(zhì)層，所述低k介 質(zhì)層可以為無定形碳氮層、多晶硼氮層、氟硅玻璃層、多孔SiOCH層或多孔金剛石層。
[0136] 在具體實施例中，所述第一刻蝕停止層131為無定形碳層、BN層、TiN層或Cu層。
[0137] 第三實施例
[0138] 本實施例提供一種過刻蝕率的測量方法。
[0139] 參考圖15,提供由第一實施例形成的過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)。
[0140] 第一通孔161和第二通孔162呈上大下小的截頭圓錐形。
[0141] 第一通孔161由于沒有第一刻蝕停止層131的阻擋，刻蝕進入第一層間介質(zhì)層 121，第一通孔161的底部進入第一層間介質(zhì)層121的深度為S3。
[0142] 由于第一通孔161的底部會刻蝕進入第一層間介質(zhì)層121，因此第一通孔161的底 部不會造成橫向刻蝕而增大，第一通孔161的底部直徑仍保持為bl。第一通孔161的頂部 開口由于沒有相應(yīng)尺寸的掩膜層，進而存在橫向刻蝕，并使其直徑由bl增大至al。
[0143] 第二通孔162由于第一刻蝕停止層131的阻擋，刻蝕停止在第一刻蝕停止層131 的上表面，致使第二通孔162的底部和頂部都遭受橫向刻蝕而增大。其中第二通孔162的 底部直徑由bl增大至b2,頂部直徑由bl增大至al。
[0144] 由以上分析可知,第二通孔162的底部直徑由bl增大至b2,對應(yīng)的是刻蝕第一通 孔161的底部，使第一通孔161的底部由第一層間介質(zhì)層121的上表面刻蝕至第一層間介 質(zhì)層121的上表面以下S3處，即S3=k(b2-bl)，k為比例系數(shù)。
[0145] 參考圖14和圖15,第一通孔161的頂部直徑由bl增大至al對應(yīng)的是刻蝕第一通 孔161的底部，使第一通孔161的底部由第一層間介質(zhì)層121的上表面S2處蝕至第一層間 介質(zhì)層121的上表面以下S3處，即S3+S2=k(al-bl)，k為比例系數(shù)。
[0146] 由于過刻蝕率S=S3/S2=S3/[ (S3+S2)-S3]= (b2-bl)/[ (al-bl)- (b2-bl)]。
[0147] 由于芯片區(qū)與該過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)在完全相同的工藝下形成，因此該過刻蝕率 的測試結(jié)構(gòu)的過刻蝕率與芯片區(qū)的過刻蝕率相等。
[0148] 所以為了測量刻蝕率δ，只需要測量第一通孔161的頂部直徑al和底部直徑bl， 以及第二通孔162的底部直徑b2,即可測得刻蝕率δ。
[0149] 參考圖16,由圖16可知，從俯視圖中就可以測得第一通孔161的頂部直徑al和底 部直徑bl，以及第二通孔162的底部直徑b2。因此，只需要使用⑶SEM就能進行測量，而且 不需要切片，所以減小了測量過刻蝕率S的復(fù)雜度。
[0150] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所 限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括： 基底，所述基底包括位于不同位置的第一區(qū)和第二區(qū)； 位于第一區(qū)上的第一層間介質(zhì)層； 位于第二區(qū)上的第二層間介質(zhì)層； 位于第二層間介質(zhì)層上的第一刻蝕停止層，第一刻蝕停止層的上表面與第一層間介質(zhì) 層的上表面齊平； 位于所述第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上的第H層間介質(zhì)層，第一層間介質(zhì)層、 第二層間介質(zhì)層和第H層間介質(zhì)層的材料相同； 位于第一區(qū)上第H層間介質(zhì)層中的第一溝槽； 位于第二區(qū)上第H層間介質(zhì)層中的第二溝槽； 位于第一溝槽下方、第H層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層中的第一通孔，所述第一通孔 呈上大下小的截頭圓錐形； 位于第二溝槽下方、第H層間介質(zhì)層中的第二通孔，所述第二通孔呈上大下小的截頭 圓錐形。
2. 如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括： 位于所述第一層間介質(zhì)層與第H層間介質(zhì)層之間，和位于所述第一刻蝕停止層與第H 層間介質(zhì)層之間的第二刻蝕停止層。
3. 如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層為低k介質(zhì)層或 Si〇2 層。
4. 如權(quán)利要求3所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低k介質(zhì)層為無定形碳氮層、多晶 測氮層、氣娃玻璃層、多孔SiOCH層或多孔金剛石層。
5. 如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一刻蝕停止層為無定形碳層、BN 層、TiN層或化層。
6. 如權(quán)利要求2所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二刻蝕停止層為含碳氮化物層、 碳化娃層或氮化娃層。
7. 如權(quán)利要求1所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一層間介質(zhì)層和第H層間介質(zhì)層的 厚度為 200-300nm。
8. 如權(quán)利要求2所述的測試結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二刻蝕停止層的厚度為 200-250A。
9. 一種過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括： 提供基底，所述基底包括位于不同位置的第一區(qū)和第二區(qū)； 在第一區(qū)上形成第一層間介質(zhì)層、在第二區(qū)上形成第二層間介質(zhì)層； 在第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕停止層，第一刻蝕停止層的上表面與第一層間介質(zhì) 層的上表面齊平； 在第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上形成第H層間介質(zhì)層，第一層間介質(zhì)層、第二 層間介質(zhì)層和第H層間介質(zhì)層的材料相同； 在所述第H層間介質(zhì)層上形成硬掩膜層，第一區(qū)上的硬掩膜層具有第一硬掩膜窗口， 第二區(qū)上的硬掩膜層具有第二硬掩膜窗口，第一硬掩膜窗口和第二硬掩膜窗口具有第一尺 寸； 在第H層間介質(zhì)層和硬掩膜層上形成光刻膠，所述光刻膠具有第一光刻膠窗口和第二 光刻膠窗口，第一光刻膠窗口和第二光刻膠窗口具有第二尺寸，第二尺寸小于第一尺寸，第 一硬掩膜窗口在第一區(qū)上的投影覆蓋第一光刻膠窗口在第一區(qū)上的投影，第二硬掩膜窗口 在第二區(qū)上的投影覆蓋第二光刻膠窗口在第二區(qū)上的投影； 通過第一光刻膠窗口刻蝕部分厚度的第H層間介質(zhì)層，在第H層間介質(zhì)層中形成第一 通孔，通過第二光刻膠窗口刻蝕部分厚度的第H層間介質(zhì)層，在第H層間介質(zhì)層中形成第 二通孔； 去除所述光刻膠； 通過第一硬掩膜窗口和第二硬掩膜窗口刻蝕第H層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層，使 第一通孔的底部進入第一層間介質(zhì)層，并在所述第一區(qū)上的第H層間介質(zhì)層中形成第一溝 槽，在第二區(qū)上的第H層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，所述第二通孔的底部位于第一刻蝕停 止層上表面。
10. 如權(quán)利要求9所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在第二層間介質(zhì)層上形成 第一刻蝕停止層的方法包括： 在第一層間介質(zhì)層和第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕停止材料層，所述第一刻蝕停止 材料層的厚度大于第一層間介質(zhì)層高出第二層間介質(zhì)層的厚度； 去除高出第一層間介質(zhì)層的第一刻蝕停止材料層，在第二層間介質(zhì)層上形成第一刻蝕 停止層。
11. 如權(quán)利要求9所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，在第一刻蝕停止層和第一 層間介質(zhì)層上形成第H層間介質(zhì)層之前，在第一刻蝕停止層和第一層間介質(zhì)層上形成第二 刻蝕停止層，第H層間介質(zhì)層形成在第二刻蝕停止層上。
12. 如權(quán)利要求9所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層為低 k介質(zhì)層或Si化層。
13. 如權(quán)利要求12所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述低k介質(zhì)層為無定形 碳氮層、多晶測氮層、氣娃玻璃層、多孔SiOCH層或多孔金剛石層。
14. 如權(quán)利要求9所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕停止層為無 定形碳層、BN層、TiN層或化層。
15. 如權(quán)利要求11所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二刻蝕停止層為 含氮氮化娃層、碳化娃層或氮化娃層。
16. 如權(quán)利要求9所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，第一層間介質(zhì)層和第H層 間介質(zhì)層的厚度為200-300nm。
17. 如權(quán)利要求11所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二刻蝕停止層的 厚度為200-250A。
18. 如權(quán)利要求11所述的測試結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，通過第一硬掩膜窗口和 第二硬掩膜窗口刻蝕第H層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層后，還包括；去除所述硬掩膜層。
19. 一種過刻蝕率的測量方法，其特征在于，包括： 提供權(quán)利要求1-8任一所述的過刻蝕率的測試結(jié)構(gòu)； 使用CDSEM測量第一通孔的頂部直徑al和底部直徑bl ; 使用CDSEM測量第二通孔的底部直徑b2 ; 過刻蝕率 5= (b2-bl)/[ (al-bO- (b2-bl)]。
【文檔編號】H01L23/528GK104425450SQ201310401295
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】周俊卿, 孟曉瑩, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司