一种层间电容的控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种层间电容的控制方法及控制系统，对每层金属层进行研磨的过程均包括：对当前金属层进行研磨；量测研磨后的当前金属层的厚度，得到当前金属层的量测厚度；基于当前金属层的厚度及之前的金属层的厚度对后续金属层的目标厚度进行规划：截止到当前金属层的层间电容之和与电容目标值的差值由后续金属层研磨工艺根据各金属层的工艺能力分别进行补偿，从而得到后续每层金属层的规划目标厚度；进一步地，对当前金属层的厚度进行判断，是否需要返工以及返工需研磨掉的厚度，直到当前金属层达到预期的目标值或由于厚度偏小已经无法进行返工，重复上述过程，从而对后续各个金属层的目标厚度进行实时调整，得到接近目标值的层间电容规划。

【技术实现步骤摘要】
一种层间电容的控制方法及控制系统
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种通过动态调整金属层厚度来精确控制层间电容的方法及控制系统。
技术介绍
在集成电路中，层间电容(MOM)对集成电路的功能及良率具有重要的影响。MOM电容受多层金属层(metal)共同作用影响，具体的是由多层金属层厚度之和影响，因此MOM电容值与金属层厚度之间的正相关性，可以通过监控和调整金属层的厚度来控制层间电容的电容值达到目标电容值。在55nm及以下后道工艺(BEOL)的铜金属层的化学机械抛光(CMP)工艺中，每层铜金属层的CMP工艺的目标厚度是定值，而进行铜金属层的CMP工艺时，由于存在工艺散布，会引起以下两种效应：前层金属层的厚度与前层金属层的目标厚度、或者各个金属层的厚度之和与各个金属层的总的目标厚度偏差较大时，如果后续各层金属层仍然根据相应层的原目标厚度进行工艺，会导致MOM电容偏离目标电容值。同方向的金属层厚度偏移可能造成晶圆允收测试(waferacceptancetest，WAT)检测到的MOM电容值相对于MOM电容的目标电容值产生较大偏移，并导致电性参数的标准方差增大。对于大马士革方法的铜金属层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层间电容的控制方法，包括在一半导体衬底上交替进行制备多层金属互连层以及制备将相邻的金属互连层之间导通的通孔和将通孔之间隔离的隔离介质层；每一层金属互连层的制备包括：制备层间介质层图形，并且在层间介质层图形中沉积金属层，以及对金属层进行研磨的过程；其特征在于，对每一层金属层进行研磨的过程均包括：步骤01：对当前金属层进行研磨；步骤02：量测研磨后的当前金属层的厚度，得到当前金属层的量测厚度；步骤03：根据当前金属层的量测厚度以及所有前层金属层的厚度对后续的金属层的目标厚度进行规划，其中包括：得到当前金属层和所有前层金属层的层间电容之和与所设定的层间电容目标值的差值；然后，基于后续各个金属层的...

【技术特征摘要】
1.一种层间电容的控制方法，包括在一半导体衬底上交替进行制备多层金属互连层以及制备将相邻的金属互连层之间导通的通孔和将通孔之间隔离的隔离介质层；每一层金属互连层的制备包括：制备层间介质层图形，并且在层间介质层图形中沉积金属层，以及对金属层进行研磨的过程；其特征在于，对每一层金属层进行研磨的过程均包括：步骤01：对当前金属层进行研磨；步骤02：量测研磨后的当前金属层的厚度，得到当前金属层的量测厚度；步骤03：根据当前金属层的量测厚度以及所有前层金属层的厚度对后续的金属层的目标厚度进行规划，其中包括：得到当前金属层和所有前层金属层的层间电容之和与所设定的层间电容目标值的差值；然后，基于后续各个金属层的CMP工艺的工艺能力，将所述差值通过调整后续各个金属层的目标厚度进行补偿，从而得到后续各个金属层的规划目标厚度。2.根据权利要求1所述的层间电容的控制方法，其特征在于，所述步骤03中，还包括：基于当前金属层的量测厚度，判断是否返工；如果当前金属层的量测厚度大于当前金属层的目标厚度，则执行返工，并计算出当前金属层的返工需研磨掉的厚度，直到当前金属层达到目标厚度；如果当前金属层的量测厚度小于当前金属层的目标厚度，则不执行返工。3.根据权利要求1所述的层间电容的控制方法，其特征在于，所述步骤03具体包括：步骤031：根据当前金属层的量测厚度，建立后续的各个金属层的目标厚度的约束方程，约束方程为：ΔX1：ΔX2：...：ΔXm＝Cp1：Cp2：...：Cpm(n＝3，...，m)(2)LSLn＜Xn+ΔXn＜USLn(n＝2，...，m)(3)其中，m为正整数，n为正整数；Sn为第n层金属层对于MOM电容的敏感度；ΔXn为第n层金属层对于该层金属层的目标厚度的差值；Cpn为第n层金属层的工艺能力指数，即(USLn-LSLn)/6*STDn；USLn为第n层金属层的工艺规格上限；LSLn为第n层金属层的工艺规格下限；STDn为第n层金属层的研磨工艺的标准差，即6σ值，用来统计研磨工艺过程中的各个金属层厚度的散布大小；Xn+ΔXn为第n层金属层的规划目标厚度；步骤032：求出当前金属层的量测厚度与规划目标厚度的差值△Xn并将其代入约束方程(1)至(3)，初步确定后续的各个金属层的规划目标厚度的解集；步骤033：根据评估方程来判断各个金属层的规划目标厚度是否符合工艺分布要求，从而对步骤032计算所得的解集进行筛选；评估方程为其中，P(Xn+ΔXn)为第n层金属层的规划目标厚度的概率密度分布函数；步骤034：比较当前金属层的量测厚度与当前金属层的目标厚度；若当前金属层的量测厚度大于当前金属层的目标厚度，则执行步骤01～02且再执行步骤031～033：若当前金属层的量测厚度小于当前金属层的目标厚度，则执行步骤035；步骤035：建立最优解方程，根据最优解方程，从各个金属层的规划目标厚度中选出各个金属层的规划目标厚度的最优解，n为大于等于2的正整数。4.根据权利要求3所述的层间电容的控制方法，其特征在于，所述步骤033中，要求各个金属层的规划目标厚度符合：Xn+ΔXn-LSLn≥3STDn。5.根据权利要求3所述的层间电容的控制方法，其特征在于，所述步骤035中，最终得到的各个金属层的规划目标厚度的最优解为解集中具有最大概率的解。6.根据权利要求1所述的层间电容的控制方法，其特征在于，所述金属层的材料为铜，采用物理沉积或气相沉积工艺或者电镀工艺来沉积金属层。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔冶青，黄然，邓建宁，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31