[发明专利]层间粘附力的检测方法及检测试片制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种层间粘附力的检测方法及检测试片制作方法。

背景技术

集成电路制造过程中，常需要形成多层的薄膜，且随着集成电路的飞速发展，人们对薄膜的可靠性及使用寿命提出了更高的要求。为此，对薄膜应用的可靠性和使用寿命有重要影响的，一层薄膜与相邻薄膜间的粘附性也越来越受到关注，成为衡量薄膜质量的重要指标之一。

目前，应用较为普遍的薄膜层间粘附力的检测方法是四点弯曲法(4-point bend test)，图1为现有的层间粘附力检测试片的结构示意图，如图1所示，在硅衬底100上生长第一薄膜101和第二薄膜102，形成待检测的试片，所谓层间粘附力的检测就是针对该两层薄膜101和102间的粘附力的检测。通常在利用四点弯曲法对其之间的粘附力进行检测前，还需要在第二薄膜102上生长一层用于保护的第三薄膜103(其可以为介质层)，然后，利用环氧树脂104将该待检测试片的第三薄膜103与一个衬底(为得到较为准确的检测结果，该衬底通常为表面未生长薄膜且不带图形的硅片)105粘附在一起，形成用于测试第一薄膜101和第二薄膜102之间的层间粘附力的检测试片。另外，为了检测方便，还可以在该衬底105背面预先形成开槽109。

图2为现有的四点弯曲法中的检测试片与四点间的位置关系示意图，如图2所示，将检测试片放置于四点弯曲法检测设备的四点110a、110b、110c和110d之间，且令表面具有开槽109的衬底105向下。其中，上面的两点110c和110d距离检测试片的中心较近，下面的两点110a和110b距离检测试片的中心较远(或者说相对于上面两点110c和110d分开得较远)； 且上面两点110c和110d及下面两点110a和110b的中心位置均对应于开槽109所处的位置。

图3为现有的四点弯曲法检测层间粘附力的示意图，如图3所示，开始检测时，在上面的两点110c与110d上施加一定的力130，并缓慢增加该力的大小，令检测试片发生弯曲，直至开槽如图中120所示完全断开，两层薄膜101和102间形成图中121所示的裂开状态，此时，根据在上面两点110c和110d上所施加的力的大小，由公式(1)可以推算得到两层薄膜101和102之间的粘附力的大小：

G=2l(1-v2)P2l216Eb2h3---(1)]]>

结合图2、图3理解公式(1)的含义：其中，G为应变能释放率(Strain energy release rate)，其代表了层间粘附力的大小；p为在上面两点110c和110d上所施加的力的大小，1为上面两点110c和110d到下面两点110a和110b之间的距离；b为检测试片宽度(图中未示出)；h为基体(包括图中的硅衬底100和第一薄膜101)的厚度；E为基体弹性模量(elastic modulus of the substrate material)；υ为基体泊松比(Poisson’s ratio of the substrate)。可以看到，公式(1)中的参数b、E、υ、h均由检测试片本身的特性而确定，参数l则可以由四点弯曲法测试设备的四点间的距离而确定，因此，根据上面两点110c和110d所施加的力p的大小就可以得到两层薄膜101和102之间的粘附力的大小。