[發(fā)明專利]一種層間電容的控制方法及控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710229267.1
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107104095B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔冶青;黃然;鄧建寧
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64;H01L21/66
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發(fā)明提供了一種層間電容的控制方法及控制系統(tǒng)，對每層金屬層進行研磨的過程均包括：對當(dāng)前金屬層進行研磨；量測研磨后的當(dāng)前金屬層的厚度，得到當(dāng)前金屬層的量測厚度；基于當(dāng)前金屬層的厚度及之前的金屬層的厚度對后續(xù)金屬層的目標(biāo)厚度進行規(guī)劃：截止到當(dāng)前金屬層的層間電容之和與電容目標(biāo)值的差值由后續(xù)金屬層研磨工藝根據(jù)各金屬層的工藝能力分別進行補償，從而得到后續(xù)每層金屬層的規(guī)劃目標(biāo)厚度；進一步地，對當(dāng)前金屬層的厚度進行判斷，是否需要返工以及返工需研磨掉的厚度，直到當(dāng)前金屬層達到預(yù)期的目標(biāo)值或由于厚度偏小已經(jīng)無法進行返工，重復(fù)上述過程，從而對后續(xù)各個金屬層的目標(biāo)厚度進行實時調(diào)整，得到接近目標(biāo)值的層間電容規(guī)劃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過動態(tài)調(diào)整金屬層厚度來精確控制層間電容的方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在集成電路中，層間電容(MOM)對集成電路的功能及良率具有重要的影響。MOM電容受多層金屬層(metal)共同作用影響，具體的是由多層金屬層厚度之和影響，因此MOM電容值與金屬層厚度之間的正相關(guān)性，可以通過監(jiān)控和調(diào)整金屬層的厚度來控制層間電容的電容值達到目標(biāo)電容值。

在55nm及以下后道工藝(BEOL)的銅金屬層的化學(xué)機械拋光(CMP)工藝中，每層銅金屬層的CMP工藝的目標(biāo)厚度是定值，而進行銅金屬層的CMP工藝時，由于存在工藝散布，會引起以下兩種效應(yīng)：

前層金屬層的厚度與前層金屬層的目標(biāo)厚度、或者各個金屬層的厚度之和與各個金屬層的總的目標(biāo)厚度偏差較大時，如果后續(xù)各層金屬層仍然根據(jù)相應(yīng)層的原目標(biāo)厚度進行工藝，會導(dǎo)致MOM電容偏離目標(biāo)電容值。

同方向的金屬層厚度偏移可能造成晶圓允收測試(wafer acceptance test，WAT)檢測到的MOM電容值相對于MOM電容的目標(biāo)電容值產(chǎn)生較大偏移，并導(dǎo)致電性參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差增大。

對于大馬士革方法的銅金屬層的CMP工藝來說，由于存在工藝散布，得到的銅金屬層的厚度比目標(biāo)厚度偏大，可以進行CMP再研磨來減薄，但這樣增加了工藝成本和時間，還有一種情況是該銅金屬層的厚度可能處于安全工藝窗口(window)內(nèi)，這時候不進行再研磨，也會導(dǎo)致后續(xù)的金屬層的總厚度偏離總的目標(biāo)厚度，從而影響到層間電容值，再者，如果銅金屬層的厚度偏薄則無法進行修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種層間電容的控制方法及控制系統(tǒng)，通過動態(tài)調(diào)整多層金屬層的目標(biāo)厚度，來實現(xiàn)對層間電容的監(jiān)控。

為了達到上述問題，本發(fā)明提供了一種層間電容的控制方法，包括在一半導(dǎo)體襯底上交替進行制備多層金屬互連層以及制備將相鄰的金屬互連層之間導(dǎo)通的通孔和將通孔之間隔離的隔離介質(zhì)層；每一層金屬互連層的制備包括：制備層間介質(zhì)層圖形，并且在層間介質(zhì)層圖形中沉積金屬層，以及對金屬層進行研磨的過程；其中，對每一層金屬層進行研磨的過程均包括：

步驟01：對當(dāng)前金屬層進行研磨；

步驟02：量測研磨后的當(dāng)前金屬層的厚度，得到當(dāng)前金屬層的量測厚度；

步驟03：根據(jù)當(dāng)前金屬層的量測厚度以及所有前層金屬層的厚度對后續(xù)的金屬層的目標(biāo)厚度進行規(guī)劃，其中包括：得到當(dāng)前金屬層和所有前層金屬層的層間電容之和與所設(shè)定的層間電容目標(biāo)值的差值；然后，基于后續(xù)各個金屬層的CMP工藝的工藝能力，將所述差值通過調(diào)整后續(xù)各個金屬層的目標(biāo)厚度進行補償，從而得到后續(xù)各個金屬層的規(guī)劃目標(biāo)厚度。

優(yōu)選地，所述步驟03中，還包括：基于當(dāng)前金屬層的量測厚度，判斷是否返工；如果當(dāng)前金屬層的量測厚度大于當(dāng)前金屬層的目標(biāo)厚度，則執(zhí)行返工，并計算出當(dāng)前金屬層的返工需研磨掉的厚度，直到當(dāng)前金屬層達到目標(biāo)厚度；如果當(dāng)前金屬層的量測厚度小于當(dāng)前金屬層的目標(biāo)厚度，則不執(zhí)行返工。

優(yōu)選地，所述步驟03具體包括：