一種化學機械研磨方法技術

本申請公開了一種化學機械研磨方法，包括：根據(jù)初始氧化層厚度獲取待處理芯片的第一缺陷分布，根據(jù)所述第一缺陷分布獲取所述待處理芯片缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)；根據(jù)所述缺陷參數(shù)確定所述氧化層的優(yōu)化厚度，以減少CMP缺陷；獲取所述待處理芯片在所述優(yōu)化厚度下的第二缺陷分布，并根據(jù)所述第二缺陷分布對待處理芯片進行冗余金屬填充；對進行所述冗余金屬填充后的待處理芯片進行化學機械研磨。采用這種方法對待處理芯片進行化學機械研磨，既減少了芯片表面的不平坦性，又減少了冗余金屬的填充數(shù)量，從而大幅減少了冗余金屬填充帶來的互連線寄生效應。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件制造領域，特別是涉及一種化學機械研磨方法。
技術介紹
超大規(guī)模集成電路的芯片在制造過程中采用層層堆垛的方式，隨著的集成度越來越高，芯片特征尺寸越來越小，就對制造過程中每一層材料的平坦性提出了越來越高的要求?；瘜W機械研磨(CMP)工藝是芯片制造工藝中一種常見的全局平坦化方法，由于金屬和氧化物等介質具有不同的材料特性，在CMP過程中不同介質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藝條件，因此整個CMP過程被分為P1階段(粗拋階段)、P2階段(中拋階段)和P3階段(精拋階段)三個階段。當P3階段結束后，可能產生兩個問題：金屬碟形(Dishing)和氧化層侵蝕(Erosion)，這兩種缺陷與版圖圖形特征如金屬線寬和線間距等密切相關，是影響芯片表面平坦化程度的主要因素。目前，為了解決這種CMP工藝本身帶來的缺陷問題，通常在可能產生CMP缺陷的部位填充冗余金屬(Dummyfill)，使版圖密度均勻化，從而減少缺陷的產生。然而，冗余金屬的填充帶來了一個重要問題，就是互連線寄生效應：冗余金屬作為一種互連線寄生元件，能夠引起互連線的RC延遲以及信號的串擾，尤其是如今的集成電路正向著高速、高密度、低功耗方向發(fā)展，冗余金屬帶來的互連線寄生效應已經成為制約深亞微米級集成電路制造的關鍵因素。因此，我們需要一種既能減少芯片表面不平坦性，又能降低互連線寄生效應的化學機械研磨方法。
技術實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術提供了一種化學機械研磨方法，既能減少芯片表面不平坦性，又能降低互連線寄生效應。本專利技術提供的一種化學機械研磨方法，該方法包括：根據(jù)初始氧化層厚度獲取待處理芯片的第一缺陷分布，根據(jù)所述第一缺陷分布獲取所述待處理芯片缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)；根據(jù)所述缺陷參數(shù)確定所述氧化層的優(yōu)化厚度，以減少CMP缺陷；獲取所述待處理芯片在所述優(yōu)化厚度下的第二缺陷分布，并根據(jù)所述第二缺陷分布對所述待處理芯片進行冗余金屬填充；對進行所述冗余金屬填充后的所述待處理芯片進行化學機械研磨。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述獲取待處理芯片的第一缺陷分布以及獲取所述缺陷參數(shù)為：利用CMP-DFM工具進行模擬，獲取所述待處理芯片的第一缺陷分布以及所述缺陷參數(shù)。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述獲取缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)包括：獲取所述缺陷區(qū)域的金屬的線寬、間距以及第一Dishing值。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述氧化層的優(yōu)化厚度的確定包括步驟：A1)設定要消除的缺陷的第二Dishing值；A2)根據(jù)所述第一Dishing值和所述第二Dishing值，利用氧化層優(yōu)化厚度計算公式，計算所述氧化層的優(yōu)化厚度；A3)檢查工藝完成后所述氧化層是否全部去除，如果未全部去除，則調整所述第二Dishing值，返回步驟A2)，當所述氧化層全部去除時對應的氧化層的優(yōu)化厚度為最終確定的優(yōu)化厚度。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述氧化層優(yōu)化厚度計算公式為：h20=(v3-v4)×t-D2-D30+(1-v3v1)×h1(v3v2-1)]]>其中，h20為所述氧化層的優(yōu)化厚度，h1為阻擋層厚度，D2為所述第一Dishing值，D30為所述要消除的缺陷的第二Dishing值，v1為阻擋層的平均去除速率，v2為氧化層的平均去除速率，v3為介質層的平均去除速率，v4為金屬導線的平均去除速率，t為P3階段的總研磨時間。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述根據(jù)所述第二缺陷分布對所述待處理芯片進行冗余金屬填充包括步驟：設定密度下限DI以及允許密度波動△D；利用CMP-DFM工具獲得所述缺陷區(qū)域的密度值；判斷所述缺陷區(qū)域是否有超出密度下限的網格，如果有，加入冗余金屬使所述網格的密度達到密度下限DI；計算每個所述網格與其相鄰網格的密度最大值Dmax；判斷所述密度最大值Dmax與當前所述網格密度的差值是否大于△D，若大于△D，則調整密度分布報錯區(qū)域內的填充參數(shù)，將當前網格密度調整為Dmax-△D。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述網格尺寸與CMP-DFM采用的網格尺寸相同。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述調整密度分布報錯區(qū)域內的填充參數(shù)為：通過改變填充金屬尺寸或改變緩沖距離來調整密度分布報錯區(qū)域內的填充參數(shù)。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述氧化層為利用正硅酸乙酯制備的二氧化硅層。優(yōu)選的，在上述化學機械研磨方法中，所述冗余金屬為銅。通過上述描述，本專利技術提供的化學機械研磨方法包括：根據(jù)初始氧化層厚度獲取待處理芯片的第一缺陷分布，根據(jù)所述第一缺陷分布獲取所述待處理芯片缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)；根據(jù)所述缺陷參數(shù)確定所述氧化層的優(yōu)化厚度，以減少CMP缺陷；獲取所述待處理芯片在所述優(yōu)化厚度下的第二缺陷分布，并根據(jù)所述第二缺陷分布對所述待處理芯片進行冗余金屬填充；對進行所述冗余金屬填充后的所述待處理芯片進行化學機械研磨。本專利技術提供的化學機械研磨方法，通過計算得到氧化層的優(yōu)化厚度，在所述優(yōu)化厚度下進行CMP，就會大幅度減少CMP帶來的缺陷，因此只需要更少的冗余金屬進行填充，然后進行CMP。這種方法既減少了芯片表面的不平坦性，又減少了冗余金屬的填充數(shù)量，從而大幅減少了冗余金屬填充帶來的互連線寄生效應。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種化學機械研磨方法的流程示意圖；圖2為所述待處理芯片的結構示意圖；圖3為本申請實施例提供的一種氧化層優(yōu)化厚度的確定方法的流程示意圖；圖4為本申請實施例提供的一種冗余金屬填充方法的流程示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦＠夹g中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本申請實施例提供了一種化學機械研磨方法，如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的一種化學機械研磨方法的流程示意圖，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種化學機械研磨方法，其特征在于，包括：根據(jù)初始氧化層厚度獲取待處理芯片的第一缺陷分布，根據(jù)所述第一缺陷分布獲取所述待處理芯片缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)；根據(jù)所述缺陷參數(shù)確定所述氧化層的優(yōu)化厚度，以減少CMP缺陷；獲取所述待處理芯片在所述優(yōu)化厚度下的第二缺陷分布，并根據(jù)所述第二缺陷分布對所述待處理芯片進行冗余金屬填充；對進行所述冗余金屬填充后的所述待處理芯片進行化學機械研磨。

【技術特征摘要】
1.一種化學機械研磨方法，其特征在于，包括：
根據(jù)初始氧化層厚度獲取待處理芯片的第一缺陷分布，根據(jù)所述第一缺
陷分布獲取所述待處理芯片缺陷區(qū)域的缺陷參數(shù)；
根據(jù)所述缺陷參數(shù)確定所述氧化層的優(yōu)化厚度，以減少CMP缺陷；
獲取所述待處理芯片在所述優(yōu)化厚度下的第二缺陷分布，并根據(jù)所述第
二缺陷分布對所述待處理芯片進行冗余金屬填充；
對進行所述冗余金屬填充后的所述待處理芯片進行化學機械研磨。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取待處理芯片的第
一缺陷分布以及獲取所述缺陷參數(shù)為：
利用CMP-DFM工具進行模擬，獲取所述待處理芯片的第一缺陷分布以
及所述缺陷參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲取缺陷區(qū)域的缺陷
參數(shù)包括：
獲取所述缺陷區(qū)域的金屬的線寬、間距以及第一Dishing值。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述氧化層的優(yōu)化厚度的
確定包括步驟：
A1)設定要消除的缺陷的第二Dishing值；
A2)根據(jù)所述第一Dishing值和所述第二Dishing值，利用氧化層優(yōu)化厚度
計算公式，計算所述氧化層的優(yōu)化厚度；
A3)檢查工藝完成后所述氧化層是否全部去除，如果未全部去除，則調
整所述第二Dishing值，返回步驟A2)，當所述氧化層全部去除時對應的氧
化層的優(yōu)化厚度為最終確定的優(yōu)化厚度。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化層優(yōu)化厚度計算
公式為：
h20=(v3-v4)×t-...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：曹鶴，陳嵐，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11