化学机械研磨

所述氧化层的优化厚度的确定包括步骤:
更新时间:2019-10-23 18:34 浏览:58 关闭窗口 打印此页

  [0003] 目前,为了解决运种CMP工艺本身带来的缺陷问题,通常在可能产生CMP缺陷的部 位填充冗余金属值ummy fill),使版图密度均匀化,从而减少缺陷的产生。然而,冗余金属 的填充带来了一个重要问题,就是互连线寄生效应:冗余金属作为一种互连线寄生元件,能 够引起互连线的RC延迟W及信号的串扰,尤其是如今的集成电路正向着高速、高密度、低 功耗方向发展,冗余金属带来的互连线寄生效应已经成为制约深亚微米级集成电路制造的 关键因素。

  [0013] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述获取缺陷区域的缺陷参数包括:

  [0018] A3)检查工艺完成后所述氧化层是否全部去除,如果未全部去除,则调整所述第二 Dishing值,返回步骤A2),当所述氧化层全部去除时对应的氧化层的优化厚度为最终确定 的优化厚度。

  [0010] 对进行所述冗余金属填充后的所述待处理忍片进行化学机械研磨。

  [0028] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述网格尺寸与CMP-DFM采用的网格尺寸 相同。

  [0032] 通过上述描述,本发明提供的化学机械研磨方法包括:根据初始氧化层厚度获取 待处理忍片的第一缺陷分布,根据所述第一缺陷分布获取所述待处理忍片缺陷区域的缺陷 参数;根据所述缺陷参数确定所述氧化层的优化厚度,W减少CMP缺陷;获取所述待处理忍 片在所述优化厚度下的第二缺陷分布,并根据所述第二缺陷分布对所述待处理忍片进行冗 余金属填充;对进行所述冗余金属填充后的所述待处理忍片进行化学机械研磨。本发明提 供的化学机械研磨方法,通过计算得到氧化层的优化厚度,在所述优化厚度下进行CMP,就 会大幅度减少CMP带来的缺陷,因此只需要更少的冗余金属进行填充,然后进行CMP。运种 方法既减少了忍片表面的不平坦性,又减少了冗余金属的填充数量,从而大幅减少了冗余 金属填充带来的互连线寄生效应。

  [0021] 其中,h2。为所述氧化层的优化厚度,h 1为阻挡层厚度,D 2为所述第一 Dishing值, 〇3。为所述要消除的缺陷的第二Dishing值,V 1为阻挡层的平均去除速率,V 2为氧化层的平 均去除速率,V3为介质层的平均去除速率,V 4为金属导线的平均去除速率,t为P3阶段的总 研磨时间。

  [0015] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述氧化层的优化厚度的确定包括步骤:

  [0030] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述氧化层为利用正娃酸乙醋制备的二氧 化娃层。

  [0037] 图4为本申请实施例提供的一种冗余金属填充方法的流程示意图。

  [0027] 判断所述密度最大值Dm。,与当前所述网格密度的差值是否大于A D,若大于A D, 则调整密度分布报错区域内的填充参数,将当前网格密度调整为Dm。、- A D。

  [0047] S22 :利用氧化层优化厚度计算公式,计算所述氧化层的优化厚度。

  [0002] 超大规模集成电路的忍片在制造过程中采用层层堆煤的方式,随着的集成度越来 越高,忍片特征尺寸越来越小,就对制造过程中每一层材料的平坦性提出了越来越高的要 求。化学机械研磨(CM巧工艺是忍片制造工艺中一种常见的全局平坦化方法,由于金属和 氧化物等介质具有不同的材料特性,在CMP过程中不同介质的去除速率并不相同,并且去 除不同的材料需要采用不同的研磨液和不同的工艺条件,因此整个CMP过程被分为Pl阶段 (粗抛阶段)、P2阶段(中抛阶段)和P3阶段(精抛阶段)=个阶段。当P3阶段结束后, 可能产生两个问题:金属碟形值ishing)和氧化层侵蚀巧rosion),运两种缺陷与版图图形 特征如金属线宽和线间距等密切相关,是影响忍片表面平坦化程度的主要因素。

  [00巧]判断所述缺陷区域是否有超出密度下限的网格,如果有,加入冗余金属使所述网 格的密度达到密度下限DI ;

  [0022] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述根据所述第二缺陷分布对所述待处理 忍片进行冗余金属填充包括步骤:

  [0036] 图3为本申请实施例提供的一种氧化层优化厚度的确定方法的流程示意图;

  [0044] 在该步骤中,氧化层的优化厚度的确定方法具体如图3所示,图3为本申请实施例 提供的一种氧化层优化厚度的确定方法,包括:

  [0046] 在该步骤中,所述第二Dishing值为一个临界值,可W自行设定。首先,通过分析 在初始氧化层厚度条件下进行CMP W后,其P3阶段所产生的缺陷的Dishing值分布情况, 然后,确定出一个第二Dishing值,使得通过优化氧化层厚度,能够消除Dishing值小于所 述第二Dishing值的缺陷。

  [0048] 在该步骤中,氧化层优化厚度计算有多种方式,其中,本实施例采用如下的公式进 行计算:

  [0011] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述获取待处理忍片的第一缺陷分布W及 获取所述缺陷参数为:

  [0040] Sl :根据初始氧化层厚度获取待处理忍片的第一缺陷分布和缺陷区域的缺陷参 数。

  [0039] 本申请实施例提供了一种化学机械研磨方法,如图1所示,图1为本申请实施例提 供的一种化学机械研磨方法的流程示意图,所述方法包括:

  [0004] 因此,我们需要一种既能减少忍片表面不平坦性,又能降低互连线寄生效应的化 学机械研磨方法。

  [0041 ]在该步骤中,所利用的工具是 CMP-DFM(Qiemical mechanical polishing-Desi即 化r manu化cture)工具,即化学机械研磨的可制造性设计工具,利用该工具能够对待处理 忍片的CMP全过程进行仿真模拟,W得到最佳的工艺条件,从而达到优化工艺和提高生产 效率的目的。本发明中所述的待处理忍片如图2所示,图2为所述待处理忍片的结构示意 图,共包括四部分:阻挡层201、氧化层202、介质层203和金属导线 所用材料通常为化/TaN,其作用是阻挡铜扩散入娃或二氧化娃中;氧化层202 -般是利用 TE0S,即正娃酸乙醋来制备的二氧化娃层,一般的情况下,代工厂要求设定一个初始氧化层 厚度值;介质层203 -般是二氧化娃或低介电常数的材料;金属导线通常为铜导线。基 于铜导线互联的待处理忍片的CMP过程一般分为=个阶段:P1 (粗抛阶段)、P2 (中抛阶段) 和P3 (精抛阶段)。CMP过程之所W分为=个阶段,是因为去除不同的材料要利用不同的工 艺参数和消耗品,而且各个阶段的去除速率也不同。

  [0034] 图1为本申请实施例提供的一种化学机械研磨方法的流程示意图;

  [0012] 利用CMP-DFM工具进行模拟,获取所述待处理忍片的第一缺陷分布W及所述缺陷 参数。

  [0017] A2)根据所述第一Dishing值和所述第二Dishing值,利用氧化层优化厚度计算公 式,计算所述氧化层的优化厚度;

  [0007] 根据初始氧化层厚度获取待处理忍片的第一缺陷分布,根据所述第一缺陷分布获 取所述待处理忍片缺陷区域的缺陷参数;

  [0001] 本发明设及半导体器件制造领域,特别是设及一种化学机械研磨方法。

  [0009] 获取所述待处理忍片在所述优化厚度下的第二缺陷分布,并根据所述第二缺陷分 布对所述待处理忍片进行冗余金属填充;

  [0042] 在该步骤中,先获得代工厂要求设置的初始氧化层厚度,并确定CMP的工艺参数, 运些工艺参数包括:下压力、研磨垫转速和待处理忍片转速等等,再利用CMP-DFM工具设 置所述初始氧化层厚度和所述工艺参数,进行CMP工艺过程的仿真模拟,获得所述待处理 忍片的原版图在所述工艺和所述初始氧化层厚度下产生的第一缺陷分布,然后根据所述第 一缺陷分布,提取缺陷区域的金属的线宽、间距和第一 Dishing值等参数,其中所述第一 Dishing值为如图2所示的在P3阶段之前,所述阻挡层与所述金属导线 :根据所述缺陷参数确定所述氧化层的优化厚度。

  [0014] 获取所述缺陷区域的金属的线宽、间距W及第一 Dishing值。

  [0005] 为解决上述问题,本发明提供了一种化学机械研磨方法,既能减少忍片表面不平 坦性,又能降低互连线] 本发明提供的一种化学机械研磨方法,该方法包括:

  [0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可W根据 提供的附图获得其他的附图。

  [0038] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。

  [0008] 根据所述缺陷参数确定所述氧化层的优化厚度,W减少CMP缺陷;

  [0029] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述调整密度分布报错区域内的填充参数 为:通过改变填充金属尺寸或改变缓冲距离来调整密度分布报错区域内的填充参数。

  [0019] 优选的,在上述化学机械研磨方法中,所述氧化层优化厚度计算公式为:

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