化学机械研磨方法和系统技术方案

本实施例公开了一种化学机械研磨方法和系统，应用于钨化学机械研磨过程中的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程，该方法包括：提供第一批次晶片，所述晶片包括绝缘层和镶嵌于所述绝缘层中的钨金属层；对所述第一批次晶片中的第一晶片的绝缘层进行研磨，并得到该第一晶片绝缘层的研磨厚度；将所述研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，得出研磨时间的修正值；采用所述研磨时间的修正值对第一批次晶片中剩余的晶片进行研磨。本发明专利技术实施例引入了时间反馈机制，对每一批产品的研磨时间都会进行修正，以使每一批产品的研磨厚度达到目标厚度值，进而避免了因研磨厚度与目标厚度值的差值过大而引起的芯片的电性和良率的降低，降低了出现废品的几率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，更具体地说，涉及一种化学机械研磨方法和系统。
技术介绍
随着超大规模集成电路(ULSI，Ultra Large Scale htegration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细，对晶片表面的平整度要求也越来越严格。而现在广泛应用的多层布线技术会造成晶片表面起伏不平，对图形制作极其不利，为此，需要对晶片进行平坦化(Planarization)处理，使每一层布线都具有较高的全局平整度。目前，化学机械研磨法(CMP，Chemical Mechanical Polishing)是获得较高全局平整度的最佳方法， 尤其在半导体制造工艺进入亚微米(sub-micron)领域后，化学机械研磨法已成为一项不可或缺的制造工艺技术。化学机械研磨法是通过晶片和研磨垫之间的相对运动来平坦化晶片表面的。在半导体制造流程中，钨的化学机械研磨(即W-CMP，也称钨的化学机械抛光)是其中的一道重要工序，这一工序又分为两个步骤第一步是钨的化学机械研磨，在这一步中钨被磨平；第二步是氧化硅绝缘层(如磷硅玻璃PSG)的化学机械研磨。在半导体制造流程中，钨是作为导线要和上层的器件或导线相连接的，为了便于钨与上层器件或导线的连接，因此就希望钨的高度略高于周围的氧化硅绝缘层的高度，氧化硅绝缘层的化学机械研磨就能够实现这种目的，通过将钨周边的氧化硅磨掉一定的厚度，使钨稍微突起。随着半导体电路线宽的逐渐减小，对经化学机械研磨后的氧化硅绝缘层的厚度的要求也越来越高。目前的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程中，通常采用固定时间研磨的方法来控制氧化硅绝缘层的厚度，即生产过程中每批产品的研磨时间固定，如固定20s研磨等，由于不同产品对氧化硅绝缘层研磨掉的厚度的要求不同，因此不同产品的氧化硅绝缘层的研磨时间也不同。但是，在实际生产中发现，采用固定时间研磨氧化硅绝缘层的方法制造出的半导体芯片，往往出现电性和良率降低的情况，不能达到设计要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种化学机械研磨方法和系统，使生产出的半导体芯片的电性和良率有所提高，降低了出现废品的几率。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案一种化学机械研磨方法，应用于钨化学机械研磨过程中的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程，包括提供第一批次晶片，所述晶片包括绝缘层和镶嵌于所述绝缘层中的钨金属层；对所述第一批次晶片中的第一晶片的绝缘层进行研磨，并得到该第一晶片绝缘层的研磨厚度；将所述研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，得出研磨时间的修正值；采用所述研磨时间的修正值对第一批次晶片中剩余的晶片进行研磨。优选的，所述得出研磨时间的修正值的过程包括将所述研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，得出所述研磨厚度与预设目标厚度值的差值；根据所述研磨厚度和研磨时间，得出此时化学研磨机台的研磨速率；根据所述研磨速率和所述差值，计算得出研磨时间差，所述研磨时间差为达到所述预设目标厚度值所需增加或减少的研磨时间；根据所述研磨时间差，对所述研磨时间进行修正，得出研磨时间的修正值。优选的，所述研磨厚度为研磨后的绝缘层厚度与研磨前的绝缘层厚度的差值。优选的，所述研磨时间的修正值为按照此时化学研磨机台的研磨速率，达到所述预设目标厚度值所需的研磨时间。优选的，所述方法还包括采用所述研磨时间的修正值对其它批次晶片进行研磨。优选的，所述绝缘层包括磷硅玻璃PSG、硼磷硅玻璃BPSG、正硅酸乙脂TE0S、硅玻璃USG以及氟硅玻璃FSG中的至少一项。优选的，所述绝缘层为PSG时，所述研磨厚度为400 A-700 A。本专利技术实施例还公开了一种化学机械研磨系统，应用于钨化学机械研磨过程中的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程，包括测量单元，用于完成第一批次晶片中的第一晶片的绝缘层的研磨后，测量得到该第一晶片绝缘层的研磨厚度，所述晶片包括绝缘层和镶嵌于所述绝缘层中的钨金属层；修正单元，用于将所述研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，得出研磨时间的修正值；第一反馈单元，用于采用所述研磨时间的修正值对第一批次晶片中剩余的晶片进行研磨。优选的，所述修正单元包括差值计算单元，用于将所述研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，得出所述研磨厚度与预设目标厚度值的差值；速率计算单元，用于根据所述研磨厚度和研磨时间，得出此时化学研磨机台的研磨速率；修正值计算单元，用于根据所述研磨速率和所述差值，计算得出研磨时间差，并根据所述研磨时间差，对所述研磨时间进行修正，得出研磨时间的修正值，所述研磨时间差为达到所述预设目标厚度值所需增加或减少的研磨时间。优选的，该系统还包括存储单元，用于存储所述预设的目标厚度值、研磨时间和研磨时间的修正值中的至少一项。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术实施例提供的化学机械研磨方法和系统，应用于钨化学机械研磨(即 W-CMP)过程中的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程，该方法通过按照当前的化学研磨机台的研磨速率以及固定的研磨时间，完成第一批次晶片中的第一个晶片的研磨后，将得到的该第一晶片的研磨厚度与预设的目标厚度值进行比较，根据比较结果对研磨时间进行修正，并利用研磨时间的修正值对第一批次晶片中的剩余晶片进行研磨，如此循环进行，即引入了时间反馈机制，对每一批产品的研磨时间都会进行修正，以使每一批产品的研磨厚度达到目标厚度值，进而避免了因研磨厚度与目标厚度值的差值过大而引起的芯片的电性和良率的降低，降低了出现废品的几率。附图说明通过附图所示，本专利技术的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1为本专利技术实施例一公开的化学机械研磨方法的流程图；图2为本专利技术实施例一公开的化学机械研磨方法中确定研磨时间的修正值的流程图；图3为本专利技术实施例二公开的化学机械研磨方法的流程图；图4为本专利技术实施例三公开的化学机械研磨系统的结构图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
部分所述，采用固定时间研磨氧化硅绝缘层的方法生产出的半导体器件经常出现电性和良率降低的情况，专利技术人研究发现，本质原因在于，化学机械研磨机台 (CMP机台)每天的研磨速率略有不同，在实际生产过程中，半导体芯片的电性和良率对化学机械研磨中所磨掉的氧化硅绝缘层的厚度有着严格的要求，而固定时间研磨的方法很难保证每个批次的产品都能磨到相同的氧化硅绝缘层的厚度，因此必然会导致该方法生产出的半导体器件电性和良率的降低。基于此，本专利技术实施例一提供了一种化学机械研磨方法，应用于钨化学机械研磨过程中的氧化硅绝缘层的化学机械研磨过程，该方法的流程图如图1所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：