基于区域的CMP目标控制制造技术

本公开涉及基于区域的CMP目标控制。本公开涉及晶圆的化学机械抛光中的基于区域的CMP目标控制的技术。在晶圆的表面上标识多个区域。在CMP工艺序列中，在每个区域上实现CMP目标。该序列中的每个CMP工艺使用对其他区域为选择性的CMP工艺来仅为一个区域实现CMP目标。

CMP target control based on Region

【技术实现步骤摘要】
基于区域的CMP目标控制
本公开总体涉及基于区域的CMP目标控制。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)工艺广泛用于集成电路(IC)的制造中。当在半导体晶圆的表面上逐层构建IC时，CMP工艺用于对最上面的一层或多层进行抛光或平坦化，以便为后续制造步骤提供平整的表面。通过将晶圆置于载体(也被称为抛光头)中来执行CMP工艺，载体将待抛光的晶圆表面压靠在附接至台板(platen)的抛光垫上。在将含有磨料颗粒和反应性化学物质的CMP浆料应用到抛光垫的同时，旋转台板和晶圆载体两者。多孔抛光垫的旋转使浆料被输送到晶圆表面。抛光垫和与浆料中的反应性化学物质耦接的晶圆表面的相对运动允许CMP工艺通过物理和化学作用力使晶圆表面平整。为了提高CMP工艺的良率，需要精确控制晶圆内(WiW)均匀性。此外，随着器件尺寸不断缩小，CMP工艺的最终目标控制(即，平整的晶圆表面的厚度)成为器件性能的关键因素。因此，还需要精确控制晶圆间(WtW)均匀性。
技术实现思路
根据本公开的一个实施例，提供了一种对晶圆进行化学机械抛光(CMP)的方法，包括：在所述晶圆的表面上标识第一区域和第二区域，所述第一区域具有与所述第二区域的结构特征不同的结构特征；通过使用第一CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第一区域上实现第一CMP目标厚度，所述第一CMP工艺对于所述第二区域的结构特征是选择性的；以及通过使用第二CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第二区域上实现所述第一CMP目标厚度。根据本公开的另一实施例，提供了一种对晶圆进行化学机械抛光(CMP)的方法，包括：在所述晶圆的表面上标识第一特征、第二特征和第三特征，所述第一特征与所述第二特征和所述第三特征不同；使用第一CMP工艺抛光所述晶圆，直到所述第一特征达到第一CMP目标厚度；移除所述第三特征以形成凹陷；在所述凹陷内形成第四特征；并且使用第二CMP工艺抛光所述晶圆，直到所述第二特征达到所述第一CMP目标厚度。根据本公开的又一实施例，提供了一种用于对晶圆进行化学机械抛光(CMP)的系统，包括：CMP平台；以及控制器，所述控制器能够操作以控制所述CMP平台抛光所述晶圆直到达到第一目标厚度，所述控制器被配置为：在所述晶圆的表面上标识第一区域和第二区域，所述第一区域具有与所述第二区域的结构特征不同的结构特征；控制所述CMP平台利用第一CMP工艺来抛光所述晶圆，直到在所述第一区域上达到所述第一目标厚度，所述第一CMP工艺对于所述第二区域的结构特征是选择性的；在所述第一区域上达到所述第一目标厚度之后，控制所述CMP平台卸载所述晶圆以用于与CMP不同的制造工艺；以及控制所述CMP平台利用第二CMP工艺来抛光所述晶圆，直到在所述第二区域上达到所述第一目标厚度，所述第二CMP工艺对于所述第一区域的结构特征是选择性的。附图说明当结合附图进行阅读时，根据以下详细描述可以最佳地理解本公开的各方面。在附图中，除非上下文另有说明，否则相同的附图标记表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。实际上，为了清楚地讨论，各种特征的尺寸可被任意增大或减小。图1示出了根据本公开实施例的示例CMP环境；图2示出了根据本公开的实施例的示例台板；图3示出了根据本公开实施例的示例控制器；图4示出了根据本公开的实施例的示例工艺；以及图5A-图5E示出了根据本公开实施例的CMP操作的各个阶段中的示例晶圆。具体实施方式随着每个新的技术节点，集成电路(IC)的关键尺寸不断缩小，进而对晶圆平坦度和焦深(DOF)限度提出了更苛刻的要求。例如，从45nm技术节点开始采用后栅极高K金属栅极(HKMG)技术，多晶硅开放平坦化(POP)和替换金属栅极(RMG)平坦化CMP工艺被引入前端线(FEOL)工艺流程。POP和RMGCMP工艺是关键的，因为栅极高度上的变化会导致实质性的晶体管性能变化，例如开启(ON)状态电流值变化。例如，在RMGCMP工艺中，需要很好地控制最终目标厚度(目标)。与此同时，更多种类的器件和功能也被集成到IC中，而不同的器件和功能所涉及的待抛光的晶圆表面上的材料、结构、和特征密度是不同的，这又对CMP目标和均匀性控制提出了额外的挑战。此外，由于额外的工艺步骤的增添与耗材的增加，复杂的CMP目标控制方案也伴随着更高成本。本技术在晶圆的表面上标识多个区域。基于相关晶圆表面区域内的结构特征的差异来标识多个区域。结构特征包括但不限于：各种金属特征与介电特征的密度或比率、金属特征和介电特征的相对尺寸、金属特征的金属材料、和/或在达到CMP目标之前，区域的表面层是否需要进行另外的制造工艺。可以参考除所列出的示例之外的结构特征来标识多个区域。在CMP工艺中，结构特征影响各个特征的抛光移除速率，并影响抛光过程中各个特征如何变化。应该理解，区域特定的CMP移除速率和效果是重要的，这是因为介电特征的侵蚀和/或金属特征的蝶形化(dishing)都会影响到晶圆产量和器件性能。对于平坦化操作的WiW均匀性，多个区域最终具有相同或相似的CMP目标厚度，即平坦化操作之后的晶圆厚度。现有技术通过单个目标控制工艺没有实现所有区域的CMP目标。相反，本技术包括利用多个阶段的CMP工艺的基于区域的CMP目标控制，CMP工艺的每个阶段为区域或区域组(但非整个晶圆)实现CMP目标。CMP工艺的每个阶段为区域或被称为“目标区域”或“多个目标区域”的区域组(但非所有区域)实现CMP目标。在每个阶段，CMP工艺(例如转盘旋转速度、表面压力、浆料、垫、和进行CMP的其他参数/条件)被定制为针对目标区域中的特征具有较高抛光速率(即更高效地抛光目标区域中的特征)，并且被配置为对未到达CMP目标的其他区域是选择性的。对于在当前目标区域之前已经达到CMP目标的其他区域，该选择性方案用于最小化目标区域的CMP工艺对这样的其他区域的影响。其结果是，在抛光该目标区域的CMP阶段之后，其他区域的厚度值基本上等于目标区域或大于目标区域。CMP目标不需要是CMP操作的最终目标。CMP操作可以包括针对不同目的的多个目标。例如，CMP操作可以包括用于实现WiW均匀性的高抛光速率工艺的高速抛光目标、用于实现WtW均匀性的低速抛光目标、以及用于改善晶圆表面质量的磨光目标(例如，以移除由低速抛光和/或高速抛光造成的表面缺陷和划痕)。基于区域的目标控制可被应用在多个目标中的一个或多个中。在实施例中，基于区域的目标控制被用于对晶圆的高速抛光中，并且在高速抛光之后，在低速抛光和/或使用非分区目标控制的磨光抛光中的一项或多项中一起抛光晶圆表面上的这些区域，例如，针对晶圆的整个表面来实现目标厚度。在另一实施例中，CMP操作的多个目标分别在CMP操作的各个阶段中针对每个单独的区域或单独的区域组进行全部控制。区域特定的CMP工艺包括机械组分和化学组分中的一项或多项。机械组分包括但不限于抛光垫的性质、晶圆背面的压力分布、旋转速度、晶圆表面上的下压力、和/或CMP工艺的其他机械参数。化学组分包括CMP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对晶圆进行化学机械抛光(CMP)的方法，包括：/n在所述晶圆的表面上标识第一区域和第二区域，所述第一区域具有与所述第二区域的结构特征不同的结构特征；/n通过使用第一CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第一区域上实现第一CMP目标厚度，所述第一CMP工艺对于所述第二区域的结构特征是选择性的；以及/n通过使用第二CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第二区域上实现所述第一CMP目标厚度。/n

【技术特征摘要】
20180926 US 62/736,958;20190812 US 16/538,4641.一种对晶圆进行化学机械抛光(CMP)的方法，包括：
在所述晶圆的表面上标识第一区域和第二区域，所述第一区域具有与所述第二区域的结构特征不同的结构特征；
通过使用第一CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第一区域上实现第一CMP目标厚度，所述第一CMP工艺对于所述第二区域的结构特征是选择性的；以及
通过使用第二CMP工艺来抛光所述晶圆，在所述第二区域上实现所述第一CMP目标厚度。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一CMP工艺对于所述第二区域中的结构特征是选择性的。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二CMP工艺对所述第一区域中的结构特征是选择性的。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过使用第三CMP工艺抛光所述晶圆，在所述第一区域和所述第二区域上一起实现第二CMP目标厚度。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，使用所述第三CMP工艺抛光所述晶圆是以下一项或多项：具有比所述第一CMP工艺和所述第二CMP工艺低的抛光速率，或磨光抛光。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所述第一CMP工艺抛光所述晶圆包括：向所述第一区域的晶圆背面施加比向所述第二区域的晶圆背面更高的推压力。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一区域和所述第二区域基本上...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟泽良，涂哲豪，陈科维，刘志文，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71