[发明专利]一种层间电容的控制方法及控制系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，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。

背景技术

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(wafer acceptance test，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的CMP工艺来说，由于存在工艺散布，得到的铜金属层的厚度比目标厚度偏大，可以进行CMP再研磨来减薄，但这样增加了工艺成本和时间，还有一种情况是该铜金属层的厚度可能处于安全工艺窗口(window)内，这时候不进行再研磨，也会导致后续的金属层的总厚度偏离总的目标厚度，从而影响到层间电容值，再者，如果铜金属层的厚度偏薄则无法进行修复。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种层间电容的控制方法及控制系统，通过动态调整多层金属层的目标厚度，来实现对层间电容的监控。

为了达到上述问题，本发明提供了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；其中，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。

优选地，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。

优选地，所述步骤03具体包括：