[发明专利]焊盘寿命对化学机械抛光影响的自适应端点方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及焊盘寿命对化学机械抛光影响的自适应端点方法。

背景技术

在半导体制造中，化学机械抛光(CMP)是设计用于对基板进行抛光并且提供整体平坦化表面的工艺。可以在例如浅沟槽隔离(STI)工艺和双镶嵌工艺的多种集成电路(IC)制造阶段实施CMP工艺。应该在适当时间(称作端点)停止CMP工艺，从而使得不存在过抛光或抛光不足。在CMP工艺期间，使用了焊盘(pad)，而焊盘会逐渐耗尽。CMP运转情况连同焊盘状态(pad condition)一起改变。现有CMP系统没有考虑焊盘状态并且不可能精确确定对焊盘状态起作用的端点。例如，不管焊盘状态怎样，通过施加的材料所开发的CMP系统Mirra使用固定算法来确定端点。因此，可能在CMP工艺期间发生过抛光、抛光不足、或者不可接受的凹状扭曲研磨或者腐蚀，引起短路、开路、或者性能或可靠性问题。因此，为了解决以上问题，需要通过考虑焊盘状态来精确确定CMP端点的CMP系统和方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种半导体制造方法，包括：为化学机械抛光CMP系统中的抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域；根据焊盘寿命的多个时间区域将阶梯系数分配给抛光焊盘；根据焊盘寿命影响来将多个端点窗口分别限定至多个时间区域；将CMP工艺施加给位于抛光焊盘上的晶圆；基于阶梯系数确定晶圆的抛光信号的时间区域；根据时间区域使端点窗口中的一个与抛光信号相关联；以及在由端点窗口所确定的端点处结束CMP工艺。

该方法进一步包括：在CMP工艺结束以前，通过使端点窗口适用于抛光信号的部分来确定端点。

其中，抛光信号为来自晶圆的乘以时间区域内的阶梯系数的信号。

其中，确定时间区域包括：限定抛光信号相对于时间区域的上限和下限；以及如果抛光信号的平坦部位于上限和下限的范围内，则确定抛光信号与时间区域相关联。

其中，限定多个端点窗口包括：将多个窗口宽度分别限定至多个端点窗口。

其中，分配阶梯系数包括：限定具有分别与焊盘寿命的多个时间区域相对应的多个增益级别的阶梯系数。

其中，限定多个时间区域包括：限定初始焊盘寿命区域、中间焊盘寿命区域、以及结束焊盘寿命区域。

该方法进一步包括：收集CMP数据，并且提取抛光焊盘的抛光特征参数。

其中，限定焊盘寿命的多个时间区域包括：基于抛光特征参数为抛光焊盘限定焊盘寿命的多个时间区域。

其中，抛光特征参数包括：定义为在金属材料的抛光率和电介质材料的抛光率之间的比的抛光比。

其中，将抛光比定义为在铝抛光率和氧化硅抛光率之间的比。

此外，还提供了一种半导体制造方法，包括：对位于化学机械抛光CMP系统中的抛光焊盘上的晶圆实施CMP工艺；以及在由抛光焊盘的寿命阶段所确定的端点处结束CMP工艺。

其中，结束CMP工艺包括：使用具有对于抛光焊盘的寿命阶段来说特有的窗口宽度的端点窗口来确定端点。

该方法进一步包括：为抛光焊盘限定多个寿命阶段；以及根据焊盘寿命影响为分别与多个寿命阶段相关的多个端点窗口限定窗口宽度。

该方法进一步包括：接收CMP工艺的抛光信号；基于抛光信号的电平确定抛光焊盘的寿命阶段；根据抛光焊盘的寿命阶段使端点窗口中的一个与抛光信号相关联；以及通过将端点窗口中的一个施加给抛光信号来确定端点。

其中，确定抛光焊盘的寿命阶段包括：将阶梯系数分配给抛光焊盘；以及根据阶梯系数放大抛光信号。

其中，结束CMP工艺进一步包括：根据抛光焊盘的寿命阶段确定最大时限；以及确认抛光时间是否在最大时限内。

此外，还提供了一种化学机械抛光CMP系统，包括：焊盘，被设计用于晶圆抛光；电机驱动器，与焊盘连接并且被设计为在晶圆抛光期间驱动焊盘；控制器，与电机驱动器连接并且被设计为控制电机驱动器；以及原位速率监控器，被设计为从位于焊盘上的晶圆收集抛光数据，基于焊盘的寿命阶段来确定CMP端点，以及将CMP端点提供给控制器。

其中，原位速率监控器包括：信号模块，被设计为从晶圆提取抛光信号；用于根据焊盘的寿命阶段施加阶梯系数以放大抛光信号的机构；窗口模块，用于以相应的窗口宽度来限定和施加多个端点窗口；以及端点模块，用于根据焊盘的寿命阶段将多个端点窗口中的一个施加给抛光信号来确定CMP端点。

该系统进一步包括：另一焊盘，用于晶圆抛光并且与原位速率监控器连接。