金属的化学机械研磨方法技术

一种金属的化学机械研磨方法，包括：在当前晶圆上的介质层中形成用于填充金属的沟槽；获取所述沟槽的深度和平均宽度；采用金属填充所述沟槽，所述金属包括位于所述介质层表面的多余部分；去除所述金属位于所述介质层上的所述多余部分；获取去除所述多余部分后所述金属的实时厚度；根据所述金属的目标横截面积和所述沟槽的平均宽度计算所述金属的目标厚度；根据所述金属的实时厚度、所述金属的目标厚度以及前一晶圆的定时研磨速率，计算当前晶圆所需的定时研磨时间；根据所述定时研磨时间对当前晶圆进行定时化学机械研磨。所述方法能够提高不同晶圆间金属互连线中，金属的电阻均一性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种。
技术介绍
半导体器件的制造过程包括很多道工序，如必须在一片晶圆上进行数百个制程，以完成集成电路的制作。这些制程包括在晶圆上沉积电介质和导体材料，通过光刻、蚀刻和显影等形成电路图案，而且通常还包括经过研磨操作使表面变得平坦。常用的研磨操作如化学机械研磨(CMP)工艺。当前的半导体制造工艺中，很多情况下会用到CMP工艺，比如浅沟槽隔离(STI)中氧化硅抛光、局部互联(LI)中氧化硅抛光、层间介质(ILD)中氧化硅抛光以及金属互连工艺中的金属互连线抛光等。随着半导体各结构尺寸的减小，不同晶圆之间(wafer to wafer，WTW)金属互连线的电阻均一性变得越来越重要。然而，在化学机械研磨过程后，同一晶圆表面的金属厚度均一 (thickness uniformity)性较佳，但是，不同晶圆之间金属电阻均一性(Rs uniformity)却经常无法达到相应的工艺要求。为了提高不同晶圆之间金属电阻均一性，必须严格控制化学机械研磨后不同晶圆之间金属的特征尺寸和金属的厚度。然而，在实际生产过程中，严格控制化学机械研磨后不同晶圆之间金属的特征尺寸和金属的厚度是业界一项艰巨的挑战。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以提高不同晶圆之间金属互连线中金属的电阻均一性。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:在当前晶圆上的介质层中形成用于填充金属的沟槽；获取所述沟槽的深度和平均宽度；采用金属填充所述沟槽，所述金属包括位于所述介质层表面的多余部分；去除所述金属位于所述介质层上的所述多余部分；获取去除所述多余部分后所述金属的实时厚度；根据所述金属的目标横截面积和所述沟槽的平均宽度计算所述金属的目标厚度；根据所述金属的实时厚度、所述金属的目标厚度以及前一晶圆的定时研磨速率，计算当前晶圆所需的定时研磨时间；根据所述定时研磨时间对当前晶圆进行定时化学机械研磨。可选的，采用第一研磨平台和第二研磨平台研磨去除所述金属位于所述介质层上的所述多余部分，采用第三研磨平台进行所述定时化学机械研磨。可选的，对当前晶圆进行化学机械研磨后，还包括以下步骤:测量所述定时化学机械研磨后所述金属的最终厚度和最终平均宽度；根据所述最终厚度和最终平均宽度计算所述金属的最终横截面积。可选的，根据所述目标横截面积与所述最终横截面积的差值判断所述定时化学机械研磨是否进行返工。可选的，获取所述沟槽的所述平均宽度包括:测量每个所述沟槽中位于不同深度位置的多个初始宽度，计算所述初始宽度的平均值作为所述沟槽的所述平均宽度。可选的，一次测量同一深度位置中多个所述沟槽的总宽度，根据所述总宽度计算同一深度位置中每个所述沟槽的所述初始宽度。可选的，测量每个所述沟槽中位于不同深度位置的40?70个所述初始宽度。可选的，获取所述金属的所述实时厚度包括:在去除所述金属位于所述介质层上的所述多余部分后，直接测量所述金属的所述实时厚度。可选的，获取所述金属的所述实时厚度包括:根据所述沟槽的深度计算所述金属的所述实时厚度。可选的，根据所述定时研磨时间、所述最终厚度和所述实时厚度计算当前晶圆的定时研磨速率，并将当前晶圆的所述定时研磨速率运用于后一晶圆的定时化学机械研磨。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术的技术方案中，获取所述沟槽的深度和平均宽度，并获取金属的实时厚度，然后根据所述金属的目标横截面积和所述沟槽的平均宽度计算所述金属的目标厚度，之后根据所述金属的实时厚度、所述金属的目标厚度以及前一晶圆的定时研磨速率，计算当前晶圆所需的定时研磨时间，最后根据所述定时研磨时间对当前晶圆进行定时化学机械研磨。由于计算当前晶圆所需的定时研磨时间时，根据的是金属的目标横截面积，因此，无论当前晶圆上介质层中，沟槽的平均宽度是否发生变化，都能够对金属进行准确的定时化学机械研磨，即定时化学机械研磨后金属的最终厚度并不是固定不变的，而是根据实际需要研磨至相应的所需值，保证研磨后不同晶圆间金属的最终横截面积基本相等，即保证研磨后不同晶圆间金属的电阻均一性较高。【附图说明】图1是现有流程图图2是本专利技术实施例所提供的流程图；图3是本专利技术实施例所提供的中，形成有沟槽的介质层的结构示意图；图4是图3所示沟槽填充金属后的结构示意图。【具体实施方式】经分析，现有中，研磨装置反馈的通常是金属互连线中金属的厚度。然而，不同晶圆之间，有时虽然金属的厚度可以达到较高的均一性，但是金属的电阻却达不到相应的均一性要求。如果想通过控制金属的厚度达到进一步提高不同晶圆间金属电阻均一性的要求，则金属的厚度和宽度都必须严格控制在极小的波动范围内，而这在大批量的实际生产过程中很难实现。请参考图1，示出了现有流程图，现有包括步骤SlO至步骤S16。首先，执行步骤S10，在当前晶圆上的介质层中形成用于填充金属的沟槽。然后执行步骤S11，获取所述沟槽的深度和宽度。之后执行步骤S12，采用金属填充所述沟槽。此后，执行步骤S13，采用第一研磨平台(Platen)对所述金属进行第一次研磨。第一次研磨采用较大的定时研磨速率(Remove Rate)对所述金属进行研磨，去除所述介质层上绝大部分的所述金属，第一次研磨也称为主研磨。第一次研磨的执行时间由实时工艺控制(RTPC，Real Time Process Control)功能来控制，第一次研磨之后要求所述介质层上方的所述金属的厚度具有一定的残留值，即所述介质层上方保留一定厚度(此厚度通常较小)的所述金属。尔后，执行步骤S14，采用第二研磨平台对所述金属进行第二次研磨。第二次研磨采用较小的定时研磨速率去除所述介质层上剩余的所述金属，并通过实时探测研磨终点的方法来实时探测研磨终点。当探测到完全去除所述介质层上剩余的所述金属后，结束第二次研磨。接着，执行步骤S15，根据前一晶圆的定时研磨速率和金属所设定的最终厚度计算定时研磨时间。最后，执行步骤S16，根据所述定时研磨时间采用第三研磨平台对所述金属进行第三次研磨。即第三次研磨根据前一晶圆的定时研磨速率和金属的最终厚度计算定时研磨时间，并根据所述定时研磨时间进行研磨，使所述金属在第三次研磨后达到相应的要求(即达到与金属的最终厚度基本相等)。由上述可知，现有中，将金属的宽度当成一个定值，则相应地，金属的厚度也认为是一个定值。因此，步骤S15依据的是一个固定不变的厚度一一金属的最终厚度，此处表示为Hd。由此可知，现有最终期望达到的研磨结果是使得第三次研磨后，所述金属的厚度与Hd基本相等。众所周知，电阻公式为:R= P L/S对于相同材料的相同长度的金属互连线而言，电阻只与横截面积S成反比。此横截面积S又等于金属的最终厚度与金属的平均宽度和乘积。然而现有方法中，仅仅根据金属的厚度去定义化学机械研磨工艺的时间，而未考虑金属的宽度也有一定的偏差。事实上，不同晶圆间，由于所形成的凹槽的宽度不容易保持一致，因此，即使保证所述金属在第三次研磨后的厚度与凡基本相等，不同晶圆间所述金属的横截面积也不一定相等。因此，即使保证所述金属在第三次研磨后的厚度与札基本相等，不同晶圆间的金属的电阻均一性仍然无法达到所需要求。综上分析可知，在化学机械研磨的定时研磨阶段过程中，不应当以固定的厚度值Hd作为定时研磨的参考依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属的化学机械研磨方法，其特征在于，包括：在当前晶圆上的介质层中形成用于填充金属的沟槽；获取所述沟槽的深度和平均宽度；采用金属填充所述沟槽，所述金属包括位于所述介质层表面的多余部分；去除所述金属位于所述介质层上的所述多余部分；获取去除所述多余部分后所述金属的实时厚度；根据所述金属的目标横截面积和所述沟槽的平均宽度计算所述金属的目标厚度；根据所述金属的实时厚度、所述金属的目标厚度以及前一晶圆的定时研磨速率，计算当前晶圆所需的定时研磨时间；根据所述定时研磨时间对当前晶圆进行定时化学机械研磨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宗福，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31