專利名稱：檢測mocvd反應系統情況的方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路制備技術領域，尤其涉及一種檢測MOCVD反應系統情況的方法。
背景技術：
隨著集成電路的發展，集成電路的金屬互連線由單層金屬互連線發展到多層金屬互連線。在多層金屬互連線集成電路中，金屬互連線與源漏極之間通常通過接觸孔填充鎢進行連接，兩層金屬互連線之間通常通過通孔填充鎢進行連接。由于鎢與氧化物粘附力不強，并且WF6會和硅發生反應從而影響器件的壽命，所以在鎢化學氣相沉積(WCVD)之前必須先淀積一層粘附層和一層阻擋層。粘附層通常為鈦(Ti)，這是因為鈦與氧化物有非常好的粘連性，并能夠在源/漏區和硅反應形成金屬硅化物(TiSix)，從而大大減小了接觸電阻；而阻擋層通常為氮化鈦(TiN)，作為阻擋層，氮化鈦使得鎢能夠完全地粘結在接觸孔或通孔的氧化物上，并有效地防止WF6與硅襯底和氧化物發生反應。其中，鈦是通過物理氣相沉積(PVD，Physical Vapor Deposition)中的離子化金屬等離子體(IMP，Ionized Metal Plasma)濺射技術進行制備的，而氮化鈦是通過金屬有機化合物化學氣相淀積(MOCVD，Metal Organic Chemical VaporDeposition)進行制備的。請參考圖1，圖1為MOCVD反應系統的結構示意圖，如圖1所示，MOCVD反應系統包括反應腔101 ；初始泵(Dry Pump) 102，與所述反應腔101相連，對所述反應腔101進行抽真空， 使所述反應腔101達到粗真空狀態(10_6 I(T7T0rr)，且所述初始泵102與所述反應腔101 之間設置有第一閥門104;加速泵103，與所述反應腔101相連，對所述反應腔101進行抽真空，使所述反應腔 101達到高真空狀態(10_8 I(T9Torr)，且所述加速泵103與所述反應腔101之間設置有第二閥門105。當所述反應腔101處于空閑時(即不進行氮化鈦制備時)，所述加速泵103工作， 使所述反應腔101形成高真空；當所述反應腔101開始工作時(即進行氮化鈦制備時)，所述加速泵103關閉，所述初始泵102工作。由于所述加速泵103的抽真空能力強于所述初始泵102的抽真空能力，即反應腔101處于空閑時的氣壓小于反應腔101處于工作時的氣壓，因此，在所述反應腔101從空閑階段轉入工作階段的時候，氣體將從所述初始泵102倒流(back stream)入所述反應腔，由于MOCVD制備氮化鈦的溫度在450°C左右，因此可能會造成鈦與所述氣體中的氧氣或氮氣反應，形成鈦的氧化物或鈦的氮化物。并且，當制備氮化鈦的MOCVD反應系統漏氣時，也會造成鈦與氧氣或氮氣反應，形成鈦的氧化物或鈦的氮化物。鈦的氧化物或鈦的氮化物的存在，將對Ti和TiN組合結構的電阻產生嚴重影響， 并進一步影響集成電路產品的性能尤其是RC延時性能，甚至會導致晶片驗收測試(WAT，Wafer Acceptance Testing)失敗。并且隨著半導體器件特征尺寸的減小，該影響越嚴重。因而，必需采取方法對MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況進行檢測。結合參考圖1，現有的檢測MOCVD反應系統漏氣情況的方法為打開所述第一閥門104及第二閥門105，開啟所述初始泵102，對所述反應腔101 進行抽真空，使所述反應腔101達到粗真空狀態；開啟所述加速泵103，對所述反應腔101進行抽真空，使所述反應腔101達到高真空狀態，并測量此時反應腔101內的第一氣壓值；關閉所述第一閥門104、第二閥門105、加速泵103以及初始泵102 ；等待一段時間后，測量所述反應腔101內的第二氣壓值；根據所述第一氣壓值、第二氣壓值以及等待時間，計算MOCVD反應系統的漏氣率。然而，上述方法只能檢測出反應腔101的漏氣情況，不能檢測初始泵102及加速泵 103的漏氣情況，并且也不能檢測初始泵102的氣體倒流情況。因而上述檢測方法不全面， 可能造成初始泵102及加速泵103存在漏氣或者初始泵102存在氣體倒流而不為技術人員所知的情況。因此，如何全面地檢測MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況，成為目前亟需解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，以更全面地檢測 MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況。為解決上述問題，本發明提出一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，用于檢測 MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況，其中，所述MOCVD反應系統包括MOCVD反應腔、 與所述MOCVD反應腔相連的初始泵以及加速泵，所述MOCVD反應腔與所述初始泵之間設置有第一閥門，所述MOCVD反應腔與所述加速泵之間設置有第二閥門，該方法包括如下步驟提供一半導體襯底，其中，所述半導體襯底上已制備氧化層；在所述氧化層上制備金屬鈦膜；將所述制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔，其中，所述MOCVD反應腔處于高真空狀態，所述第二閥門打開，所述加速泵工作，所述MOCVD反應腔的溫度為第一
溫度；關閉所述加速泵及所述第二閥門，打開所述第一閥門及所述初始泵，保持第一時間；利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜；測量所述氮化鈦膜與所述金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻；判斷所述薄膜電阻是否超出一標準電阻范圍，若超出，則MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況；若未超出，則MOCVD反應系統正常。可選的，所述金屬鈦膜在離子化金屬等離子體濺射腔內制備。可選的，所述第一溫度為400 460°C。可選的，所述第一時間為50 80秒。可選的，所述第一時間為60秒。
可選的，所述金屬鈦膜的厚度為100埃，所述氮化鈦膜的厚度為50埃。可選的，所述標準電阻范圍為160 170ohm。可選的，所述MOCVD反應系統的漏氣情況包括MOCVD反應腔漏氣、初始泵漏氣以及加速泵漏氣。與現有技術相比，本發明提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法通過在制備有氧化物的半導體襯底上先制備金屬鈦膜，再將制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔內，同時關閉MOCVD反應系統的加速泵及第二閥門，開啟初始泵及第一閥門，并在高溫情況下將所述半導體襯底在MOCVD反應腔內保持第一時間，之后再利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜，通過測量氮化鈦膜與金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻，并與標準電阻范圍進行比較，從而判斷MOCVD反應系統是否存在漏氣及氣體倒流情況，該方法簡單方便，并可全面檢測MOCVD反應系統的情況。
圖1為MOCVD反應系統的結構示意圖；圖2為本發明實施例提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法步驟流程圖；圖3為MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況下制備的金屬鈦與氮化鈦組合結構的示意圖；圖4為MOCVD反應系統正常情況下制備的金屬鈦與氮化鈦組合結構的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的檢測MOCVD反應系統情況的方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。本發明的核心思想在于，提供一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，該方法通過在制備有氧化物的半導體襯底上先制備金屬鈦膜，再將制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔內，同時關閉MOCVD反應系統的加速泵及第二閥門，開啟初始泵及第一閥門，并在高溫情況下將所述半導體襯底在MOCVD反應腔內保持第一時間，之后再利用MOCVD 法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜，通過測量氮化鈦膜與金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻， 并與標準電阻范圍進行比較，從而判斷MOCVD反應系統是否存在漏氣及氣體倒流情況，該方法簡單方便，并可全面檢測MOCVD反應系統的情況。請參考圖2，圖2為本發明實施例提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法步驟流程圖，如圖2所示，本發明實施例提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法用于檢測MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況，其中，所述MOCVD反應系統包括MOCVD反應腔、與所述 MOCVD反應腔相連的初始泵以及加速泵，所述MOCVD反應腔與所述初始泵之間設置有第一閥門，所述MOCVD反應腔與所述加速泵之間設置有第二閥門，該方法包括如下步驟S101、提供一半導體襯底，其中，所述半導體襯底上已制備氧化層；S102、在所述氧化層上制備金屬鈦膜；S103、將所述制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔，其中，所述MOCVD反應腔處于高真空狀態，所述第二閥門打開，所述加速泵工作，所述MOCVD反應腔的
溫度為第一溫度；S104、關閉所述加速泵及所述第二閥門，打開所述第一閥門及所述初始泵，保持第一時間；S105、利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜；S106、測量所述氮化鈦膜與所述金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻；S107、判斷所述薄膜電阻是否超出一標準電阻范圍，若超出，則MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況；若未超出，則MOCVD反應系統正常。關于本發明實施例提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法的原理，請參考圖3至圖4，其中，圖3為MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況下制備的金屬鈦與氮化鈦組合結構的示意圖，圖4為MOCVD反應系統正常情況下制備的金屬鈦與氮化鈦組合結構的示意圖，結合圖3至圖4，本發明實施例提供的檢測MOCVD反應系統情況的方法的原理為若MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況，則在MOCVD反應腔中將會存在氧氣、 氮氣等氣體，而在高溫情況下，金屬鈦將會與氧氣或氮氣發生反應，生成鈦的氧化物或鈦的氮化物，使得金屬鈦膜101與氮化鈦膜102之間形成一層鈦的氧化物或鈦的氮化物103，如圖3所示；從而嚴重影響所述氮化鈦膜102與所述金屬鈦膜101組合結構的薄膜電阻；若MOCVD反應系統正常，則在MOCVD反應腔中將不會存在氧氣、氮氣等氣體，因此不會產生鈦的氧化物或鈦的氮化物，如圖4所示；從而所述氮化鈦膜102與所述金屬鈦膜 101組合結構的薄膜電阻不會受到影響；因此，通過測量所述氮化鈦膜102與所述金屬鈦膜101組合結構的薄膜電阻，并將該電阻與一標準電阻范圍進行對比，通過判斷測得的電阻是否超出標準電阻范圍來判斷 MOCVD反應系統是否存在漏氣或存在氣體倒流的情況；其中，所述標準電阻范圍是在MOCVD 反應系統正常的情況下，分別多次在金屬鈦膜上制備氮化鈦膜，并測量每次制備的氮化鈦膜與所述金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻得到的。進一步地，所述金屬鈦膜在離子化金屬等離子體濺射腔內制備。進一步地，所述第一溫度為400 460°C，這是因為氮化鈦的制備溫度在400 460°C，并且在該溫度范圍內，金屬鈦將會與氧氣或氮氣發生反應，生成鈦的氧化物或鈦的氮化物。進一步地，所述第一時間為50 80秒。進一步地，所述第一時間為60秒。進一步地，所述金屬鈦膜的厚度為100埃，所述氮化鈦膜的厚度為50埃。進一步地，所述標準電阻范圍為160 170ohm。進一步地，所述MOCVD反應系統的漏氣情況包括MOCVD反應腔漏氣、初始泵漏氣以及加速泵漏氣。其中，所述氮化鈦膜與所述金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻通過RS75機臺進行測量。綜上所述，本發明提供了一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，該方法通過在制備有氧化物的半導體襯底上先制備金屬鈦膜，再將制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至 MOCVD反應腔內，同時關閉MOCVD反應系統的加速泵及第二閥門，開啟初始泵及第一閥門，并在高溫情況下將所述半導體襯底在MOCVD反應腔內保持第一時間，之后再利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜，通過測量氮化鈦膜與金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻，并與標準電阻范圍進行比較，從而判斷MOCVD反應系統是否存在漏氣及氣體倒流情況，該方法簡單方便，并可全面檢測MOCVD反應系統的情況。 顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，用于檢測MOCVD反應系統的漏氣情況及氣體倒流情況，其中，所述MOCVD反應系統包括MOCVD反應腔、與所述MOCVD反應腔相連的初始泵以及加速泵，所述MOCVD反應腔與所述初始泵之間設置有第一閥門，所述MOCVD反應腔與所述加速泵之間設置有第二閥門，其特征在于，包括如下步驟提供一半導體襯底，其中，所述半導體襯底上已制備氧化層；在所述氧化層上制備金屬鈦膜；將所述制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔，其中，所述MOCVD反應腔處于高真空狀態，所述第二閥門打開，所述加速泵工作，所述MOCVD反應腔的溫度為第一溫度；關閉所述加速泵及所述第二閥門，打開所述第一閥門及所述初始泵，保持第一時間；利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜；測量所述氮化鈦膜與所述金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻；判斷所述薄膜電阻是否超出一標準電阻范圍，若超出，則MOCVD反應系統漏氣或存在氣體倒流情況；若未超出，則MOCVD反應系統正常。
2.如權利要求1所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述金屬鈦膜在離子化金屬等離子體濺射腔內制備。
3.如權利要求1所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述第一溫度為 400 460"C。
4.如權利要求1所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述第一時間為 50 80秒。
5.如權利要求4所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述第一時間為 60秒。
6.如權利要求1所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述金屬鈦膜的厚度為100埃，所述氮化鈦膜的厚度為50埃。
7.如權利要求6所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述標準電阻范圍為 160 170ohm。
8.如權利要求1所述的檢測MOCVD反應系統情況的方法，其特征在于，所述MOCVD反應系統的漏氣情況包括MOCVD反應腔漏氣、初始泵漏氣以及加速泵漏氣。
全文摘要
本發明公開了一種檢測MOCVD反應系統情況的方法，該方法通過在制備有氧化物的半導體襯底上先制備金屬鈦膜，再將制備有金屬鈦膜的半導體襯底傳送至MOCVD反應腔內，同時關閉MOCVD反應系統的加速泵及第二閥門，開啟初始泵及第一閥門，并在高溫情況下將所述半導體襯底在MOCVD反應腔內保持第一時間，之后再利用MOCVD法在所述金屬鈦膜上制備氮化鈦膜，通過測量氮化鈦膜與金屬鈦膜組合結構的薄膜電阻，并與標準電阻范圍進行比較，從而判斷MOCVD反應系統是否存在漏氣及氣體倒流情況，該方法簡單方便，并可全面檢測MOCVD反應系統的情況。
文檔編號G01P13/02GK102539092SQ20101061975
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者李志超, 林保璋, 歐陽東, 蔣劍勇, 韓亮 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司