研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法技术

技术编号：44937431 阅读：10 留言：0更新日期：2025-04-12 01:14

本申请提供一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，通过在衬底中和半导体装置中形成PN结导通回路，接着在CMP过程中，通过研磨机台的清洁刷配合清洗药液，对金属层的表面的研磨副产物进行清理，对进行CMP工艺之后的半导体结构的表面进行缺陷检测，以监控研磨机台的清洁刷是否发生偏移异常。本申请利用具有PN结回路（PN结回路能实现电子导通）的半导体结构执行后段金属层的CMP工艺，使得在缺陷检测中，研磨机台的清洁刷偏移等异常能够通过具有PN结回路的半导体结构表面的金属层腐蚀缺陷表现出来，从而实现了后段金属层CMP工艺后研磨机台的清洁刷的偏移异常的及时、有效监控。

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【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法。

技术介绍

1、执行cmp （化学机械研磨）工艺的研磨机台的清洁刷广泛运用于半导体器件产品生产产线，例如cmos器件制造过程中，在衬底表面形成pmos器件以及nmos器件之后，通常还需要利用研磨机台对器件表面进行研磨抛光，但是，在对器件表面进行研磨抛光后，会有大量研磨副产物聚集在器件表面，需要使用清洁刷配合药液刷洗去除。

2、目前业内通常使用通过去离子水稀释的氢氧化铵(nh4oh) 对清洁刷进行冲洗，从而连续不断地带走器件表面的研磨副产物，当清洁刷存在偏移（清洁刷与器件表面之间的间隙值不符合作业要求）等异常时，会导致清洗能力不足，使得器件表面残留药液，造成器件表面的金属层腐蚀缺陷。

3、晶圆中心区域相对线速低，更容易造成药液残留，此时连接衬底中的n 阱的金属层在药液环境中易失电子，发生腐蚀，实现电子在pn结回路的导通（pmos器件的p掺杂区→nmos器件的n掺杂区），使连接pmos器件的p掺杂区的金属层失电子转移到连接nmos器件的n掺杂区的金属层上，从而连接pmos器件的p掺杂区的金属层产生loss缺陷（腐蚀空洞缺陷），造成局部金属连接异常。

4、对于研磨机台的异常监控通常使用的是：先在晶圆上淀积 teos膜层，然后对该teos膜层进行cmp工艺，最后在对研磨后的晶圆表面进行缺陷检测，可以看出，传统的研磨机台的异常监控方法无法有效地对研磨机台的清洁刷偏移异常状态进行监控。

技术实现思路</p>

1、本申请提供了一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，可以解决传统的研磨机台的异常监控方法无法有效地对研磨机台的清洁刷偏移异常状态进行监控的问题。

2、本申请实施例提供了一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，包括：

3、提供一衬底；

4、在所述衬底中以及所述衬底表面形成半导体装置，所述半导体装置和所述衬底中形成有pn结导通回路；

5、在所述半导体装置上形成图案化的金属层，所述图案化的金属层与所述pn结导通回路相连；

6、对形成所述图案化的金属层之后的半导体结构执行化学机械研磨工艺，以平坦化所述金属层的表面，其中，在所述化学机械研磨工艺中，通过研磨机台的清洁刷配合清洗药液，对所述金属层的表面的研磨副产物进行清理；

7、对进行化学机械研磨工艺之后的半导体结构的表面进行缺陷检测，以监控研磨机台的清洁刷是否发生偏移异常。

8、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，在所述衬底中以及所述衬底表面形成半导体装置，所述半导体装置和所述衬底中形成有pn结导通回路的步骤包括：

9、在所述衬底中以及所述衬底表面形成pmos器件和nmos器件，所述nmos器件位于所述pmos器件侧，其中，所述pmos器件至少包括：位于所述衬底中的n阱、位于所述衬底上的栅极结构一、位于所述栅极结构两侧的所述n阱中的源端掺杂区一和漏端掺杂区一以及连接所述源端掺杂区一的导电插塞一和连接所述漏端掺杂区一的导电插塞二；所述nmos器件至少包括：位于所述衬底中的p阱、位于所述衬底上的栅极结构二、位于所述栅极结构两侧的所述p阱中的源端掺杂区二和漏端掺杂区二以及连接所述源端掺杂区二的导电插塞三和连接所述漏端掺杂区二的导电插塞四。

10、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，在所述半导体装置上形成图案化的金属层，所述图案化的金属层与所述pn结导通回路相连的步骤包括：

11、形成图案化的金属层，所述图案化的金属层分别连接所述导电插塞一、所述导电插塞二、所述导电插塞三和所述导电插塞四。

12、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，对进行化学机械研磨工艺之后的半导体结构的表面进行缺陷检测，以监控研磨机台的清洁刷是否发生偏移异常的步骤包括：

13、对进行化学机械研磨工艺之后的半导体结构的表面进行缺陷检测，若所述半导体结构表面的图案化金属层存在腐蚀缺陷，则确定研磨机台的清洁刷发生偏移异常；若所述半导体结构表面的图案化金属层无腐蚀缺陷，则确定研磨机台的清洁刷没有发生偏移。

14、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，所述清洗药液为碱性药液。

15、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，所述清洗药液为通过去离子水稀释的氢氧化铵溶液。

16、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，当研磨机台的清洁刷发生偏移异常时，所述图案化的金属层的表面残留所述清洗药液，以使所述图案化的金属层在药液环境中易失电子，所述pmos器件和所述nmos器件之间形成pn结导通回路，从而造成所述图案化金属层的腐蚀缺陷。

17、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，所述pmos器件和所述nmos器件还包括：层间介质层，所述层间介质层覆盖所述栅极结构一和所述栅极结构二，所述导电插塞一、所述导电插塞二、所述导电插塞三和所述导电插塞四分别贯穿所述层间介质层。

18、可选的，在所述研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法中，所述图案化的金属层的材质为铜。

19、本申请技术方案，至少包括如下优点：

20、本申请利用具有pn结回路（pn结回路能实现电子导通）的半导体结构执行后段金属层的cmp工艺，使得在后续缺陷检测中，研磨机台的清洁刷偏移等异常能够通过具有pn结回路的半导体结构表面的金属层腐蚀缺陷表现出来，从而实现了后段金属层cmp工艺后研磨机台的清洁刷的偏移异常的及时、有效监控。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，在所述衬底中以及所述衬底表面形成半导体装置，所述半导体装置和所述衬底中形成有PN结导通回路的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，在所述半导体装置上形成图案化的金属层，所述图案化的金属层与所述PN结导通回路相连的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，对进行化学机械研磨工艺之后的半导体结构的表面进行缺陷检测，以监控研磨机台的清洁刷是否发生偏移异常的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，所述清洗药液为碱性药液。

6.根据权利要求5所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，所述清洗药液为通过去离子水稀释的氢氧化铵溶液。

7.根据权利要求2所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，当研磨机台的清洁刷发生偏移异常时，所述图案化

8.根据权利要求2所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，所述PMOS器件和所述NMOS器件还包括：层间介质层，所述层间介质层覆盖所述栅极结构一和所述栅极结构二，所述导电插塞一、所述导电插塞二、所述导电插塞三和所述导电插塞四分别贯穿所述层间介质层。

9.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，所述图案化的金属层的材质为铜。

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【技术特征摘要】

1.一种研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，在所述衬底中以及所述衬底表面形成半导体装置，所述半导体装置和所述衬底中形成有pn结导通回路的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，在所述半导体装置上形成图案化的金属层，所述图案化的金属层与所述pn结导通回路相连的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的研磨机台的清洁刷偏移异常的监控方法，其特征在于，所述清洗药液为碱性药液。

6.根据权利要求5所述的研磨机台...

【专利技术属性】
技术研发人员：文浩然，陈苗，白杰，宁威，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：

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