[发明专利]铜CMP的工艺控制方法

说明书

本发明公开了一种铜CMP的工艺控制方法，包括：步骤一、对第一介质层进行刻蚀形成沟槽；步骤二、测量位于沟槽底部的第一介质层的剩余厚度；步骤三、形成铜层将沟槽完全填充并延伸到沟槽外的第一介质层的表面；步骤四、进行铜CMP将沟槽外的铜层去除并由填充于沟槽中的所述铜层组成铜线；铜CMP的研磨时间还根据步骤二中测量的第一介质层的剩余厚度进行调整，以使铜线的厚度达到第一目标值。本发明能消除铜CMP之前的介质层刻蚀工艺对铜线厚度的不利影响并从而能提高产品良率。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别是涉及一种铜化学机械研磨(CMP)的工艺控制方法。

背景技术

在半导体集成电路制造中，铜线的形成工艺往往需要采用大马士革工艺，大马士革工艺是先形成沟槽，之后再填充铜层，之后在进行铜CMP将沟槽外的铜层去除并将沟槽内的铜层研磨到所需的厚度并形成铜线。所以在大马士革工艺中往往需要采用铜CMP。

如图1所示，是现有化学机械研磨设备的结构示意图，现有CMP设备包括底盘装置即研磨台101，研磨台101会在旋转装置的带动下旋转，图1中用旋转线表示所述研磨台101会旋转。

在研磨台101上设置有研磨垫102。

晶圆(wafer)103会固定在研磨头104上，研磨头104也会旋转，且研磨头104还具有能施加压力的装置，使得晶圆103会和研磨垫102压在一起。

包括了研磨颗粒和研磨浆料(Slurry)的研磨液106会从研磨液管输送到研磨液碰嘴105上并通过研磨液碰嘴105流动到研磨垫102上。

研磨时，研磨头104会将晶圆104和研磨垫102接触并施加压力以及转动，之后实现对晶圆104膜层的研磨。研磨过程中，研磨液106主要是用于增加各种晶圆103如硅片的表面物质和水的氢键结合能力，增加被研磨物质和研磨垫的分子亲和力，同时研磨颗粒也会带走研磨下来的物质颗粒。

钻石盘107上设置有钻石108，钻石盘107也能进行选择；砖石盘107能在研磨垫102上扫动，从而清除研磨垫102上的研磨残留物并时研磨垫102的表面保持粗糙。

在铜CMP中，由于铜CMP之前包括进行沟槽刻蚀的工艺即前层刻蚀，前层刻蚀后沟槽底部剩余介质层的厚度会影响铜CMP后铜线的厚度，最后会影响器件的电阻率(Rs)电性参数，从而影响产品良率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铜CMP的工艺控制方法，能消除铜CMP之前的介质层刻蚀工艺对铜线厚度的不利影响并从而能提高产品良率。

为解决上述技术问题，本发明提供的铜CMP的工艺控制方法包括如下步骤：

步骤一、提供第一介质层，对所述第一介质层进行刻蚀形成沟槽，所述沟槽位于铜线形成区域中。

步骤二、测量位于所述沟槽底部的所述第一介质层的剩余厚度。

步骤三、形成铜层，所述铜层将所述沟槽完全填充并延伸到所述沟槽外的所述第一介质层的表面。

步骤四、进行铜CMP，所述铜CMP将所述沟槽外的所述铜层去除以及将所述沟槽内的所述铜层的顶部表面和所述沟槽外的所述第一介质层的顶部表面相平，由填充于所述沟槽中的所述铜层组成所述铜线；所述铜CMP的研磨时间还根据步骤二中测量的所述第一介质层的剩余厚度进行调整，以使所述铜线的厚度达到第一目标值。

进一步的改进是，步骤四中，所述铜CMP的研磨时间的调整值和所述第一介质层的剩余厚度的关系为：

其中，ΔT表示所述铜CMP的研磨时间的调整值，Rox表示所述第一介质层的剩余厚度，TARGET2所述第一介质层的剩余厚度的第二目标值，RR表示所述铜CMP的研磨速率。