专利名称：在镶嵌工艺中的抛光之后检测残余衬里材料的方法和结构的制作方法
技术领域：
本发明的具体实施方式
一般涉及集成电路的制造，更具体地涉及制造中识别集成电路中缺陷的技术。
背景技术：
镶嵌工艺(Damascene processing)典型地包括在金属和绝缘层中间沉积衬里薄膜。在后续的化学机械抛光(CMP)工艺中非镶嵌区域内的这些衬里薄膜一般将被全部去除。然而，由于由电路图案因素和缺陷产生的局部形貌，CMP工艺具体地不能充分去除全部衬里材料，所述电路图案因素和缺陷一般与CMP工艺的不均匀性混在一起。
通常，在标准的检查过程中，集成电路器件内的金属之间的残余衬里薄膜不能被检测，因此导致器件内不同结构的金属短路，这致使显著的主产量减少和器件的可靠性缺乏。勿庸置疑，如果在后续的检测过程中残余衬里薄膜能容易被检测，将十分有利。然而，当通过光学检查进行观察时，通常残余薄膜看起来是透明的。所以，它们通常不能通过常规光学检查被检测到。因此，存在对新技术的需要，所述新技术允许对镶嵌结构更容易和更准确的检查。
发明内容
考虑到上述的情况，本发明的具体实施方式
提供一种集成电路，所述集成电路包括衬底；在衬底上方并靠近衬底的介质；在介质上方并靠近介质的标记层；在标记层上方并靠近标记层的衬里；以及在衬里上方并靠近衬里的金属层，其中标记层包括紫外线可检测材料，所述紫外线检测在由紫外线激励时以信号表明标记层上方不存在金属层和衬里。而且，标记层包括与介质层分开的独立的层。此外，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。
本发明的另一个具体实施方式
提供一种检测在集成电路中是否存在后CMP(化学机械抛光)(post-CMP)，其中所述方法包括在衬底上方沉积介质层；在介质层上方形成标记层，其中所述标记层包括紫外线可检测材料；图案化标记层和介质层从而产生介质层的暴露部分；在标记层和暴露的介质层上方沉积衬里；在衬里上方沉积金属层；对金属层和衬里进行抛光，并使标记层暴露到紫外线，其中通过紫外线检测到紫外线可检测材料是表明标记层上方不存在金属层和衬里的信号。所述方法还包括将标记层构造为与介质层分开的独立的层。在形成步骤中，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。此外，所述方法还包括在通过紫外线未检测到紫外线可检测材料时的衬里重抛光。而且，标记层是表明集成电路制备中CMP处理终点的信号。所述方法还包括使用抛光处理产生的抛光浆料流出物分析紫外线可检测材料的存在/不存在，其中集成电路制备中抛光浆料流出物中检测到/未检测到紫外线可检测材料是表明CMP处理终点的信号。
本发明的另一个方面提供一种检测集成电路中是否存在后CMP(化学机械抛光)缺陷的方法，其中所述方法包括在衬底上方沉积介质层；在介质层上方形成包括紫外线可检测材料的标记层；图案化标记层和介质层从而产生介质层的暴露部分；在标记层和暴露的介质层上方沉积衬里；在衬里上方沉积金属层，并对金属层和衬里和标记层进行抛光。所述方法还包括将介质层暴露到紫外光下；检测在介质层上方是否存在衬里和标记层，其中通过紫外光检测到紫外线可检测材料是表明介质层上方存在衬里和标记层的信号。而且，所述方法还包括将标记层构造为与介质层分开的独立的层。在形成步骤中，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。此外，所述方法还包括在通过紫外线检测到紫外线可检测材料时重抛光衬里；分析由抛光处理产生的抛光浆料流出物以获得紫外线可检测材料的存在/不存在，其中在集成电路制备中抛光浆料流出物中检测到/未检测到紫外线可检测材料是表明CMP处理的终点的信号。
本发明的具体实施方式
提供的优点包括提高的产量、性能和可靠性。而且，本发明的具体实施方式
还提供低成本的改进，所述改进可以通过限制重复加工或CMP“修整(touch-up)”步骤的数量从而减少整个处理时间。通过在标记材料被首先检测到之后监测CMP浆料缺少标记材料，镶嵌线的过抛光(将导致更高电阻的线)也能够被减少。
当与下面的说明和附图一起考虑时，本发明具体实施方式
的这些和其它方面将被更好地认识和理解。然而，应该理解，下面的说明，虽然指示了本发明的最好的具体实施方式
和其中的许多特定细节，但只是以说明的方式给出而不是限定。在不背离本发明宗旨的情况下可以在本发明的具体实施方式
的范围之内进行许多改变和修正，而且本发明具体实施方式
包括所有这样的修正。
从下面的参照附图的详细说明中本发明的具体实施方式
将得到更好地理解，其中图1为根据本发明具体实施方式
的部分完成的集成电路的示意图；图2为根据本发明具体实施方式
的双-镶嵌图案化之后的部分完成的集成电路的示意图；图3为根据本发明具体实施方式
的衬里沉积之后的部分完成的集成电路的示意图；图4为根据本发明具体实施方式
的金属化沉积之后的部分完成的集成电路的示意图；图5为根据本发明的第一实施方式的抛光之后的部分完成的集成电路的示意图；图6为根据本发明的第一实施方式的暴露到紫外线的部分完成的集成电路的示意图；图7为说明根据本发明的第一实施方式的优选方法的流程图；
图8为根据本发明的第二实施方式的抛光之后的部分完成的集成电路的示意图；图9为根据本发明的第二实施方式的暴露到紫外光的部分完成的集成电路的示意图；和图10为说明根据本发明的第二实施方式的优选方法的流程图。
具体实施例方式
参照在附图中说明的和在下面的描述中说明的非限定的实施方式，本发明的实施方式和其中的多种特征和优点的细节得到更完整地解释。应该注意附图中说明的特征不必要按比例绘制。众所周知的部件和工艺技术的描述被省略以免不必要使得本发明的实施方式模糊。这里使用的实例仅仅为了理解本发明的实施方式可应用的方式，和进一步为了使本领域的技术人员能够应用本发明的实施方式。因此，所述实例将应解释为限定本发明实施方式的范围。
如上所述，存在对新技术的需要，所述新技术允许对镶嵌结构更容易和更准确检查。本发明的实施方式通过提供一层荧光或磷光性材料到镶嵌结构内满足这种需求。所述层，在UV光下和/或通过浆料浓度分析能够容易地被检测到，允许容易地对残余衬里的缺陷进行原位检测和/或CMP终点检测。现在参照附图，更具体地参照图1到图10，显示本发明的优选实施方式，其中在全部附图中，相似的标号始终表示相应的特征。
图1说明表示为镶嵌叠层(damascene stack)的集成电路5，所述集成电路包括衬底10，所述衬底10可以包括单晶硅层，或者，作为选择，衬底10可以包括任何适当的半导体材料，包括但不局限于硅(Si)、锗(Ge)、磷化镓(GaP)、砷化铟(InAs)、磷化铟(InP)、硅锗(SiGe)、砷化镓(GaAs)、或者其它半导体。接下来，在衬底10的上方沉积层间的介质层20。介质层20可以包括硅氧化物、FTEOS(存在氟杂质的硅氧化物)、SilkR(可从Midland，Michigan，USA的Dow化学公司获得)、SiCOH(碳掺杂氧化物)以及具有或没有硬掩模层(未示出)。然后，在介质层20的顶部沉积标记层30。标记层30包括荧光或磷光性材料，例如磷，所述材料在将标记层30暴露到紫外光时可被检测到。
接下来，如图2所示，使用本技术领域熟知的任何典型的光刻和刻蚀技术图案化镶嵌叠层5，从而在镶嵌叠层5内产生空洞35。然后，如图3和图4中所说明的，镶嵌叠层5经过金属化过程，所述过程包括在包括空洞35中的暴露表面在内的镶嵌叠层5的全部暴露表面的上方沉积衬里40。衬里膜40可以包括钨(W)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、和氮化钽(TaN)。之后，诸如铜(Cu)的镀覆金属50被沉积在衬里40的上方从而填充空洞35。
接下来的步骤包括如图5中所示在金属层50和衬里薄膜40上执行CMP过程。利用浆料(未示出)中磷的浓度作为CMP的终点。在终点之后，进行过抛光步骤。作为选择，可以当浆料不再发荧光时终止。过抛光过程被设计在标记层30上停止。在这点上，可以使用紫外光(线)寻找镶嵌叠层5中的荧光或磷光而对镶嵌叠层5进行快速检测，如图6中所说明的那样。如果存在没有荧光或磷光的区域，那么这表示在标记层30的上方仍然存在残余金属50或衬里40(即不完全的CMP)。如果在标记层30上方仍然存在残余金属50或衬里40，那么应该使用“修整”CMP过程对镶嵌结构5(也就是晶片)进行重新加工，并可重新检测。这个过程可以继续，直到没有残余金属50和衬里40残留在标记层30的上方。
图7说明根据本发明第一实施方式的工艺流程。图7说明，参照图1到图6，一种检测集成电路5中是否存在后-CMP(化学机械抛光)缺陷的方法，其中所述方法包括在衬底10上方并靠近衬底10沉积介质层20(101)；在介质层20上方并靠近介质层20形成标记层30(103)；图案化标记层30和介质层20从而产生介质层20的暴露部分(105)；在标记层30和介质层20的暴露部分的上方并与之靠近沉积衬里40(107)；在衬里40上方并靠近衬里40沉积金属层50(109)；对金属层50和衬里40进行抛光(111)；将标记层30暴露到紫外线(113)，其中通过紫外线对紫外线可检测材料的检测作为表明在标记层30的上方不存在金属层50和衬里40的信号。此外，所述方法还包括在通过紫外线未检测到紫外线可检测材料时对衬里40重新抛光(115)。
所述方法还包括将标记层30构造成为与介质层20分开的独立的层。在形成标记层30(103)的步骤中，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。而且，在集成电路5的制备过程中，标记层30是表示CMP过程终点的信号。所述方法还包括对抛光过程(111)所产生的抛光浆料流出物(未示出)进行分析以获得紫外线可检测材料的存在，其中在抛光浆料流出物中检测到紫外线可检测材料是表明集成电路5制备过程中的CMP过程终点的信号。作为选择，所述方法还包括对抛光过程(111)所产生的抛光浆料流出物(未示出)进行分析以获得紫外线可检测材料的不存在，其中在抛光浆料流出物中未检测到紫外线可检测材料是表明集成电路5制备过程中的CMP过程终点的信号。
在图8到图10中说明本发明的第二实施方式。一般地，直至金属化过程结束的图4，第一和第二实施方式是相同的。根据第二实施方式，标记层30并不作为抛光停止层，而是相反，被完全抛光去除，如图8中所示。浆料中磷的突然存在或者，作为选择，不存在，也可以被用作过程终点的参考点。根据第二实施方式，紫外光被用于检查荧光或磷光的存在或不存在，如图9中所说明的那样。因此，如果CMP过程之后在介质层20上方的区域内残留一些衬里40和标记层30的残余物，那么从具有暴露的残余的区域到具有暴露的标记层30的区域到暴露的介质层20的区域将存在厚度变化。换言之，如果在介质层20的上方看到荧光或磷光，那么说明存在金属50或者衬里40残留，这使得采用附加的CMP过程以去除残留的残余材料成为必要。
图10说明根据本发明第二实施方式的工艺流程。图10说明，参照图1到图4和图8、图9，一种检测集成电路5中是否存在后-CMP(化学机械抛光)缺陷的方法，其中所述方法包括在衬底10上方并靠近衬底10沉积介质层20(201)；在介质层20上方并靠近介质层20形成包括紫外线可检测材料的标记层30(203)；图案化标记层30和介质层20从而产生介质层20的暴露部分(205)；在标记层30上方沉积衬里40(207)；在衬里40上方并靠近衬里40沉积金属层50(209)；对金属层50、衬里40和标记层30进行抛光(211)。所述方法还包括将介质层20暴露到紫外光(213)，并检测在介质层20的上方是否存在衬里40和标记层30(215)，其中通过紫外光检测到紫外线可检测材料是表明在介质层20的上方存在衬里40和标记层30的信号。此外，所述方法还包括在通过紫外光检测到紫外线可检测材料时对衬里40和标记层30的重新抛光(217)。
与第一实施方式一样，根据第二实施方式的方法还包括将标记层30构造成为与介质层20分开的独立的层。在形成标记层30(203)的步骤中，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。而且，根据第二实施方式的方法还包括对抛光处理所产生的抛光浆料流出物(未示出)进行分析以获得紫外线可检测材料的存在或者，作为选择，不存在，其中在抛光浆料流出物中检测到或者，作为选择，未检测到紫外线可检测材料是表明集成电路5制备中的CMP终点的信号。
由本发明实施方式所提供的检测方法希望确定是否仅仅在标记层30的上方残留金属50或衬里40材料。如图1到图6和图8到图9中所说明的那样，在被金属层50保护的区域内，衬里40将残留在集成电路5中，所述区域通常被称为集成电路5的“镶嵌”区域。如果衬里40或金属50残留，则在“非镶嵌”区域会发生短路，同样地，在“非镶嵌”区域才进行紫外线检测。
由本发明的实施方式提供的优点包括提高的产量、性能和可靠性。而且，本发明的实施方式还提供成本的改进，所述改进可以通过限制重复加工或CMP“修整”步骤的数量从而减少整个处理时间。通过在标记材料被首先检测到之后监测CMP浆料缺少标记材料，镶嵌线的过抛光(将导致更高电阻的线)也能够被减少。
前述的对特定的实施方式的说明将如此完整地揭示本发明的一般特性，以至于其他人可以通过应用目前的知识，在不背离一般概念的情况下，为了多种应用特定的实施方式而容易地进行修正和/或改变，因此，这样的改变和修正应当并且希望被理解成包含在与所说明的实施方式的等同的意义和范围之内。应该理解这里应用的措辞或术语是为了说明的目的而不是为了限定。因此，尽管本发明以优选的实施方式进行了说明，但那些本领域的技术人员将认识到本发明的实施方式可以在附加的权利要求书的宗旨和范围内进行修改而被执行。
权利要求
1.一种集成电路，包括衬底；所述衬底上方的介质层；所述介质层上方的标记层；所述标记层和所述介质层上方的衬里；和所述衬里上方的金属层；其中所述标记层包括紫外线可检测材料，所述材料在被紫外线激励时以信号表明在所述标记层上方不存在所述金属层和所述衬里。
2.根据权利要求1的集成电路，其中所述标记层包括与所述介质层分开的独立的层。
3.根据权利要求1的集成电路，其中所述紫外线可检测材料包括荧光材料。
4.根据权利要求1的集成电路，其中所述紫外线可检测材料包括磷光性材料。
5.一种集成电路，包括衬底；靠近所述衬底的介质层；靠近所述介质层的标记层，其中所述标记层包括与介质层分开的独立的层；靠近所述标记层和所述介质层的衬里；和靠近所述衬里的金属层；其中所述标记层包括紫外线可检测材料，所述材料在被紫外线激励时以信号表明在所述标记层上方不存在所述金属层和所述衬里。
6.根据权利要求5的集成电路，其中所述紫外线可检测材料包括荧光材料。
7.根据权利要求5的集成电路，其中所述紫外线可检测材料包括磷光性材料。
8.一种检测集成电路中是否存在后化学机械抛光缺陷的方法，所述方法包括在衬底上方沉积介质层；在所述介质层上方形成标记层，其中所述标记层包括紫外线可检测材料；图案化所述标记层和所述介质层从而产生所述介质层的暴露部分；在所述标记层和所述介质层的所述暴露部分上方沉积衬里；在所述衬里上方沉积金属层；对所述金属层和所述衬里进行抛光；和将所述标记层暴露到紫外线，其中通过所述紫外线检测到所述紫外线可检测材料是表明在所述标记层上方不存在所述金属层和所述衬里的信号。
9.根据权利要求8的方法，还包括将所述标记层构造为与所述介质层分开的独立的层。
10.根据权利要求8的方法，其中在所述形成所述标记层中，所述紫外线可检测材料包括荧光材料。
11.根据权利要求8的方法，其中在所述形成所述标记层中，所述紫外线可检测材料包括磷光性材料。
12.根据权利要求8的方法，还包括在通过所述紫外线未检测到所述紫外线可检测材料时重新抛光所述衬里。
13.根据权利要求8的方法，其中所述标记层是表明所述集成电路制备中的化学机械抛光处理终点的信号。
14.根据权利要求8的方法，还包括对抛光处理所产生的抛光浆料流出物进行分析以获得所述紫外线可检测材料的存在，其中在所述抛光浆料流出物中检测到所述紫外线可检测材料是表明所述集成电路制备中的化学机械抛光处理终点的信号。
15.根据权利要求8的方法，还包括对抛光处理所产生的抛光浆料流出物进行分析以获得所述紫外线可检测材料的不存在，其中在所述抛光浆料流出物中未检测到所述紫外线可检测材料是表明所述集成电路制备中的化学机械抛光处理终点的信号。
16.一种检测集成电路中是否存在后化学机械抛光的方法，所述方法包括在衬底上方沉积介质层；在所述介质层上方形成包括紫外线可检测材料的标记层；图案化所述标记层和所述介质层从而产生所述介质层的暴露部分；在所述标记层和所述介质层的所述暴露部分上方沉积衬里；在所述衬里上方沉积金属层；对所述金属层、所述衬里和所述标记层进行抛光；将所述介质层暴露到紫外光下；和检测在所述介质层上方是否存在所述衬里和所述标记层，其中通过所述紫外光检测到所述紫外线可检测材料是表明在所述标记层上方存在所述衬里和所述标记层的信号。
17.根据权利要求16的方法，还包括将所述标记层构造为与所述介质层分开的独立的层。
18.根据权利要求16的方法，其中在所述形成所述标记层中，所述紫外线可检测材料包括荧光材料。
19.根据权利要求16的方法，其中在所述形成所述标记层中，所述紫外线可检测材料包括磷光性材料。
20.根据权利要求16的方法，还包括在通过所述紫外线未检测到所述紫外线可检测材料时对所述衬里和所述标记层进行重新抛光。
21.根据权利要求16的方法，还包括对抛光处理所产生的抛光浆料流出物进行分析以获得所述紫外线可检测材料的存在，其中在所述抛光浆料流出物中检测到所述紫外线可检测材料是表明所述集成电路制备中的化学机械抛光处理终点的信号。
22.根据权利要求16的方法，还包括对抛光处理所产生的抛光浆料流出物进行分析以获得所述紫外线可检测材料的不存在，其中在所述抛光浆料流出物中未检测到所述紫外线可检测材料是表明所述集成电路制备中的化学机械抛光处理终点的信号。
全文摘要
一种用于在镶嵌工艺中的抛光之后检测残余衬里材料的方法和结构，包括包含衬底的集成电路；衬底上方的介质层；介质层上方的标记层；标记层和介质层上方的衬里；以及衬里上方的金属层，其中标记层包括紫外线可检测材料，所述材料在由紫外线激励时以信号表明在标记层上方不存在金属层和衬里。而且，标记层包括与介质层分开的独立的层。此外，紫外线可检测材料包括荧光材料或磷光性材料。
文档编号H01L23/522GK1808715SQ20051011929
公开日2006年7月26日 申请日期2005年11月3日 优先权日2004年11月4日
发明者爱德华·W·克沃拉, 罗纳德·菲利比, 罗伊·C·伊古尔登, 王平川, 斯蒂芬·K.·洛 申请人:国际商业机器公司