专利名称：膜层结构及其移除方法及半导体机器的测试方法
技术领域：
本发明涉及一种膜层的移除方法，特别是涉及一种低介电常数介电层的移除方法。
背景技术：
半导体制造流程中，化学气相沉积工艺有许多不同方法，其中，等离子体增强型化学气相沉积是利用热能以及等离子体，帮助化学沉积反应的进行。
而所有半导体工艺设备皆须执行日常测机，以控制机器的作业品质。其中，化学气相沉积机器必须确保每次沉积厚度都一致，否则将会造成成膜品质参差不齐。因此，等离子体增强型化学气相沉积机器执行日常测机的目的为监测机器沉积状况，保持一定的稳定性，避免沉积出厚度与预定厚度不一致的膜层。测试等离子体增强型沉积机器的方法为在裸晶片(bare silicon)，也就是测试晶片上，沉积一层低介电常数薄膜后，量测此低介电常数薄膜的颗粒(particle)、厚度(thickness)、均匀度以及反射率等，比较上述参数的实际值是否趋近于预定值，以确定机器是否稳定地运作。
然而，因为低介电常数薄膜中含有较多碳分子，易与晶片反应，即使是使用稀释的氢氟酸溶液(DHF)也无法彻底去除测试晶片上的低介电常数薄膜，导致测试晶片上有低介电常数薄膜残留，因而使得测试晶片无法重复使用，将造成生产成本过高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种膜层结构，使测试晶片可以重复使用。
本发明的另一目的是提供一种低介电常数介电层的移除方法，使移除低介电常数介电层后的测试晶片没有残留物。
本发明的再一目的是提供一种半导体机器的测试方法，可以降低测试机器所使用的测试晶片的消耗成本。
本发明提出一种膜层结构，设置于晶片上，适用于半导体机器的测试中，膜层结构包括移除辅助层以及低介电常数介电层，低介电常数介电层设置于移除辅助层上。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，移除辅助层例如是以四乙氧基硅烷(TEOS)为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，化学气相沉积工艺例如是等离子体增强型化学气相沉积工艺。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，移除辅助层例如是以硅烷(SiH4)为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氮化硅层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，半导体机器例如是化学气相沉积机器。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，低介电常数介电层的材料例如是碳化硅、由美国应用材料公司(Applied Material)所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司(Novellus)所生产的Coral材料。
依照本发明的一实施例所述，在上述的膜层结构中，晶片例如是硅晶片。
本发明提出一种低介电常数介电层的移除方法，适用于移除设置于晶片上的低介电常数介电层，其特征在于在形成低介电常数介电层之前，先形成移除辅助层，再移除低介电常数介电层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的低介电常数介电层的移除方法中，移除低介电常数介电层的方法例如是湿式蚀刻法。
依照本发明的一实施例所述，在上述的低介电常数介电层的移除方法中，湿式蚀刻法所使用的蚀刻液例如是稀释氢氟酸。
本发明提出一种半导体机器的测试方法，首先，提供晶片。然后，于晶片上形成移除辅助层。接着，于移除辅助层上形成预定厚度的低介电常数介电层。随后，测量低介电常数介电层的实际厚度，再比较预定厚度与实际厚度，以判断沉积机器是否正常运作。继之，移除低介电常数介电层。之后，移除移除辅助层。
依照本发明的一实施例所述，在上述的半导体机器的测试方法中，移除低介电常数介电层及移除辅助层的方法例如是湿式蚀刻法。
依照本发明的一实施例所述，在上述的半导体机器的测试方法中，湿式蚀刻法所使用的蚀刻液例如是稀释氢氟酸。
本发明因采用在测试机器所使用的测试晶片上，先形成移除辅助层，再形成低介电常数介电层。由于移除辅助层有助于低介电常数介电层的移除，因此在移除低介电常数介电层后，晶片上不会产生大量的残留物。接着，在移除移除辅助层之后，测试晶片便可以重复使用。
另外，使用过的测试晶片，在移除低介电常数介电层与移除辅助层后，再沉积一次移除辅助层，接着沉积低介电常数介电层，第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度趋近于预定厚度，因此重复使用测试晶片，不会影响测机的可信度，可以降低测试晶片的消耗成本。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
图1为依照本发明的一实施例所绘示的膜层结构的剖面图。
图2A至图2B为依照本发明的一实施例所绘示的低介电常数介电层的移除方法剖面图。
图3为依照本发明的一实施例所绘示的半导体机器的测试方法流程图。
简单符号说明
100、200晶片110膜层结构112、210移除辅助层114、220低介电常数介电层S300、S310、S320、S330步骤标号具体实施方式
图1为依照本发明的一实施例所绘示的膜层结构的剖面图。
请参照图1，膜层结构110设置于晶片100上，晶片100例如是硅晶片，适用于半导体机器的测试中，而半导体机器例如是化学气相沉积机器。膜层结构110包括移除辅助层112以及低介电常数介电层114。
移除辅助层112设置于晶片100上。移除辅助层112例如是以四乙氧基硅烷(TEOS)为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层，或是以硅烷(SiH4)为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层。其中，形成移除辅助层112所进行的化学气相沉积工艺例如是等离子体增强型化学气相沉积工艺。
低介电常数介电层114设置于移除辅助层112上。低介电常数介电层114的材料例如是碳化硅、由美国应用材料公司(Applied Material)所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司(Novellus)所生产的Coral材料。低介电常数介电层114的形成方法例如是化学气相沉积法，如等离子体增强型化学气相沉积法。
膜层结构110中的移除辅助层112有助于低介电常数介电层114的移除。在移除低介电常数介电层114之后，不会产生大量的残留物。接着，在移除移除辅助层112之后，用于半导体机器测试的晶片100便可以重复使用。
图2A至图2B为依照本发明的一实施例所绘示的低介电常数介电层的移除流程剖面图。
首先，请参照图2A，提供一晶片200，晶片200例如是硅晶片，晶片200适用于半导体机器的测试，半导体机器例如是化学气相沉积机器。接着，于晶片200上形成移除辅助层210。移除辅助层210的材料与形成方法例如是以四乙氧基硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层，或是以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层。形成移除辅助层210所进行的化学气相沉积工艺例如是等离子体增强型化学气相沉积工艺。
请继续参照图2A，在移除辅助层210上形成低介电常数介电层220。低介电常数介电层220的材料例如是碳化硅、由美国应用材料公司所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司所生产的Coral材料。低介电常数介电层220的形成方法例如是化学气相沉积，如等离子体增强型化学气相沉积法。
接着，请参照图2B，移除低介电常数介电层220。移除方法例如是湿式蚀刻法，其所使用的蚀刻液例如是稀释的氢氟酸溶液。
此外，在移除低介电常数介电层220之后，可移除移除辅助层210，移除方法例如是湿式蚀刻法，其所使用的蚀刻液例如是稀释的氢氟酸溶液。值得一提的是，辅助层210也可以在移除低介电常数介电层220同时移除。
由于在低介电常数介电层220与晶片200之间，形成有一层移除辅助层210，所以移除低介电常数介电层220后，晶片200上不会有低介电常数介电层220的残留物残留。在移除移除辅助层210之后，晶片200便可以重复使用于半导体基台的测试中。
图3为依照本发明的一实施例所绘示的半导体机器的测试方法流程图。
首先，在步骤S300中，于晶片上形成移除辅助层。
然后，在步骤S310中，于移除辅助层上形成预定厚度的低介电常数介电层。
接着，在步骤S320中，测量低介电层常数介电层的实际厚度，并比较预定厚度与实际厚度，以判断沉积机器是否正常运作。
随后，在步骤S330中，移除低介电常数介电层以及移除辅助层。
由于在低介电常数介电层与晶片之间，形成有一层移除辅助层，所以移除低介电常数介电层与移除辅助层后，晶片上不会有大量残留物残留，因此晶片在移除移除辅助层后，便可以重复使用于测试机器。
表4半导体机器测试的实验数据表，为依照现有以及本发明的实施方式进行半导体机器测试所得到的实验数据图表。实验分四组进行，分别为比较例1、比较例2、实验例1以及实验例2，且每一组实验都重复做四次。
表4半导体机器测试的实验数据表
比较例1为现有中没有沉积移除辅助层的晶片。比较例1的实验方法为在晶片上沉积一层4700埃的低介电常数介电层。然后，以稀释的氢氟酸溶液进行湿式蚀刻600秒以移除低介电常数介电层。接着，测量经蚀刻后残留的低介电常数介电层的厚度以及可信度，低介电常数介电层所残留的厚度都超过100埃，可信度都为0.98。随后，再沉积一层4700埃的低介电常数介电层于晶片上，测量其厚度与可信度，第二次沉积的低介电常数介电层的厚度皆超过4800埃，可信度为0.98。比较例1中，因为没有形成移除辅助层，低介电常数介电层容易与晶片反应，因此无法将低介电常数介电层移除干净，使第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度比预定厚度高。
比较例1、实验例1与实验例2为在低介电常数介电层与晶片之间，沉积一层移除辅助层。
比较例2的实验方法为在晶片上沉积一层以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氧化硅层为移除辅助层。接着，在移除辅助层上沉积一层4700埃的低介电常数介电层。然后，以稀释的氢氟酸溶液进行湿式蚀刻600秒，以移除低介电常数介电层及移除辅助层。继之，测量经蚀刻后残留物的厚度以及可信度，残留物的厚度约在70埃～140埃之间，但可信度约在0.60～0.85间，可能是因为辅助层没有去除干净，所以无法准确测量残留物厚度。之后，在晶片上沉积另一层以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氧化硅层为移除辅助层。随后，再沉积一层4700埃的低介电常数介电层于晶片上，测量其厚度与可信度，第二次沉积的低介电常数介电层的厚度约在4400埃～4800埃之间，但可信度约在0.45～0.75之间，可能是因为移除辅助层没有清除干净，导致测量无法准确。
实验例1的实验方法为在晶片上沉积一层以四乙氧基硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氧化硅层为移除辅助层。接着，在移除辅助层上沉积一层4700埃的低介电常数介电层。然后，以稀释的氢氟酸溶液进行湿式蚀刻600秒，以移除低介电常数介电层及移除辅助层。继之，测量经蚀刻后残留物的厚度以及可信度，残留物的厚度都在11埃以下，可信度皆为0.98。之后，在晶片上沉积另一层以四乙氧基硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氧化硅层为移除辅助层。接着，随后，再沉积一层4700埃的低介电常数介电层于晶片上，测量其厚度与可信度，第二次沉积的低介电常数介电层厚度皆小于4711埃，可信度皆为0.98。实验例1增加了移除辅助层，使移除低介电常数介电层与移除辅助层后，晶片上没有残留物。因此，第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度能趋近于预定厚度。
实验例2的实验方法为在晶片上沉积一层以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氮化硅层为移除辅助层。接着，在移除辅助层上沉积一层4700埃的低介电常数介电层。然后，以稀释的氢氟酸溶液进行湿式蚀刻600秒，以移除低介电常数介电层及移除辅助层。继之，测量经蚀刻后残留物的厚度以及可信度，残留物的厚度都在11埃以下，可信度皆为0.98。之后，在晶片上沉积另一层以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氮化硅层为移除辅助层。随后，再沉积一层4700埃的低介电常数介电层于晶片上，测量其厚度与可信度，第二次沉积的低介电常数介电层厚度皆小于4711埃，可信度皆为0.98。实验例2增加了移除辅助层，使移除低介电常数介电层与移除辅助层后，晶片上没有残留物。因此第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度能趋近于预定厚度。
由上述实验例可知，实验例1、2中所使用的移除辅助层，使晶片在移除低介电常数介电层后，能够清除干净而不产生残留，且第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度，可以准确的趋近于预定厚度。因此，由实验结果可得知优选的移除辅助层为以四乙氧基硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氧化硅层，以及以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺形成的氮化硅层。
综上所述，本发明所使用的半导体机器测试法至少具有下列优点1.测试机器所使用的测试晶片在形成低介电常数介电层之前，先形成移除辅助层，使得晶片上没有大量低介电常数介电层的残留物残留。在移除移除辅助层之后，晶片便可以重复使用于半导体基台的测试中。
2.使用过的测试晶片，移除低介电常数介电层与移除辅助层后。接着，沉积移除辅助层，再沉积一层低介电常数介电层。第二次沉积的低介电常数介电层的实际厚度趋近于预定厚度，因此重复使用测试晶片，不会影响测机的可信度，可以降低测试晶片的消耗成本。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种膜层结构，设置于一晶片上，适用于一半导体机器的测试中，该膜层结构包括一移除辅助层；以及一低介电常数介电层，设置于该移除辅助层上。
2.如权利要求1所述的膜层结构，其中该移除辅助层包括以四乙氧基硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氧化硅层。
3.如权利要求2所述的膜层结构，其中该化学气相沉积工艺包括等离子体增强型化学气相沉积工艺。
4.如权利要求1所述的膜层结构，其中该移除辅助层包括以硅烷为反应气体源进行化学气相沉积工艺所形成的氮化硅层。
5.如权利要求1所述的膜层结构，其中该半导体机器包括化学气相沉积机器。
6.如权利要求1所述的膜层结构，其中该低介电常数介电层的材料为碳化硅、由美国应用材料公司所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司所生产的Coral材料。
7.如权利要求1所述的膜层结构，其中该晶片包括硅晶片。
8.一种低介电常数介电层的移除方法，适用于移除设置于一晶片上的该低介电常数介电层，其特征在于在形成该低介电常数介电层之前，先形成一移除辅助层，再移除该低介电常数介电层。
9.如权利要求8所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该移除辅助层包括以四乙氧基硅烷(TEOS)为反应气体源进行一化学气相沉积工艺所形成的一氧化硅层。
10.如权利要求9所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该化学气相沉积工艺包括一等离子体增强型化学气相沉积工艺。
11.如权利要求8所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该移除辅助层包括以硅烷为反应气体源进行一化学气相沉积工艺所形成的一氮化硅层。
12.如权利要求8所述的低介电常数介电层的移除方法，其中移除该低介电常数介电层的方法包括一湿式蚀刻法。
13.如权利要求12所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该湿式蚀刻法所使用的蚀刻液包括稀释氢氟酸。
14.如权利要求8所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该低介电常数介电层的材料为碳化硅、由美国应用材料公司所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司所生产的Coral材料。
15.如权利要求8所述的低介电常数介电层的移除方法，其中该晶片包括硅晶片。
16.一种半导体机器的测试方法，包括提供一晶片；于该晶片上形成一移除辅助层；于该移除辅助层上形成一预定厚度的一低介电常数介电层；测量该低介电层常数介电层的一实际厚度；比较该预定厚度与该实际厚度，以判断该沉积机器是否正常运作；移除该低介电常数介电层；以及移除该移除辅助层。
17.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中该移除辅助层包括以四乙氧基硅烷为反应气体源进行一化学气相沉积工艺所形成的一氧化硅层。
18.如权利要求17所述的半导体机器的测试方法，其中该化学气相沉积工艺包括一等离子体增强型化学气相沉积工艺。
19.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中该移除辅助层包括以硅烷为反应气体源进行一化学气相沉积工艺所形成的一氮化硅层。
20.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中移除该低介电常数介电层及该移除辅助层的方法包括一湿式蚀刻法。
21.如权利要求20所述的半导体机器的测试方法，其中该湿式蚀刻法所使用的蚀刻液包括稀释氢氟酸。
22.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中该半导体机器包括一化学气相沉积机器。
23.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中该低介电常数介电层的材料为碳化硅、由美国应用材料公司所生产的Black Diamond材料或由美国诺发系统有限公司所生产的Coral材料。
24.如权利要求16所述的半导体机器的测试方法，其中该晶片包括硅晶片。
全文摘要
一种半导体机器的测试方法。首先提供一晶片。于晶片上形成移除辅助层。于移除辅助层上形成预定厚度的低介电常数介电层。测量低介电层常数介电层的实际厚度。比较预定厚度与实际厚度，以判断沉积机器是否正常运作。移除低介电常数介电层，再移除移除辅助层。此方法可以使测试晶片重复使用以降低成本。
文档编号H01L21/205GK1970834SQ20051012685
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月24日 优先权日2005年11月24日
发明者王之俊 申请人:联华电子股份有限公司