專利名稱：晶圓后段制程控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝，特別涉及一種晶圓后段制程控制方法。
背景技術(shù)：
在集成電路制造工藝中，器件的特征尺寸對器件的性能表現(xiàn)至關(guān)重要。當器件的特征尺寸能滿足預設(shè)的要求時，其往往能夠使得器件的電阻、電容特性得到極大地提升，降低信號延遲及功耗，提高電子遷移率等。
半導體晶圓的制造必須歷經(jīng)一工藝流程，該流程包括諸如刻蝕和光刻等各種不同的半導體晶圓工藝步驟。在傳統(tǒng)的制造流程上會包括300 400步驟，其中每一步驟都會影響該半導體晶圓上器件的最終形貌，即影響器件的特征尺寸，從而影響器件的各種電特性。在傳統(tǒng)的工藝流程上會區(qū)分為兩類主要的次工藝流程，分別為前段制程(front end of line, FEOL)和后段制程(back end of line, BEOL)。
傳統(tǒng)的前段制程由晶圓的激光標記開始，和接下來淺溝槽隔離的形成、形成P阱和N阱的離子注入、多晶硅的刻蝕，以及諸如晶體管結(jié)構(gòu)的漏極和源極等多種區(qū)域的離子注入。
后段制程可包括金屬層的形成，以及在晶圓上不同層的金屬層間金屬互連線、接觸孔(via contact)的形成，通常有兩層或更多金屬層。在形成上述后段制程的結(jié)構(gòu)時，通常將使用化學氣相沉積工藝(CVD)、光刻工藝(Lithography)、刻蝕工藝(Etch)、物理氣相沉積工藝(PVD)以及化學機械研磨工藝(CMP)等工藝步驟，各工藝步驟之間都具有相關(guān)性， 即前一步驟的誤差往往將在后續(xù)步驟中連鎖反應(yīng)，從而最終導致器件的特征尺寸不能滿足預設(shè)要求，降低了器件性能。
請參考圖1，其為現(xiàn)有的晶圓后段制程中在物理氣相沉積工藝后的器件剖面示意圖。如圖1所示，在經(jīng)過了化學氣相沉積工藝、光刻工藝、刻蝕工藝及物理氣相沉積工藝后，往往會出現(xiàn)形成的膜層過厚或者過薄的情況，當形成的膜層過薄的時候，對后續(xù)的化學機械研磨工藝提出了挑戰(zhàn)，即給予化學機械研磨工藝的膜層將會比較薄，從而對化學機械研磨工藝的控制要求比較高；當形成的膜層過薄的時候，又需要在化學機械研磨工藝的時候，去除更多的膜層，從而使得所形成的器件的特征尺寸能夠滿足預設(shè)的要求。特別地， 一膜層在晶圓的不同區(qū)域往往將形成不同的器件結(jié)構(gòu)，如圖1所示的，例如利用同一摻雜碳的二氧化娃(又稱黑鉆石，Black Diamond, BD)層形成大馬士革結(jié)構(gòu)(Dual damascene structure, DD)、隔離襯墊區(qū)(Isolation pad area, ISO)、晶圓可接受測試區(qū)(wafer acceptance test, WAT),因此更需要工藝的精確控制，以提高器件的可靠性?，F(xiàn)有技術(shù)中， 各工藝的工藝條件已設(shè)定，往往在發(fā)生了明顯的工藝誤差之后，例如大批產(chǎn)品的特征尺寸不合格等情況下，才會調(diào)整后段制程中有關(guān)工藝的工藝條件，從而降低了產(chǎn)品的可靠性。此外，由于后段制程中所涉及的工藝步驟非常之多，通過最終產(chǎn)品 的不合格很難發(fā)現(xiàn)具體問題出在哪個工藝步驟，由此，也給工藝調(diào)整帶來了非常大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶圓后段制程控制方法，以解決現(xiàn)有的晶圓后段制程中不能及時解決制造工藝誤差，從而降低了產(chǎn)品可靠性的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶圓后段制程控制方法，包括多道半導體晶圓制造工藝以及至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述控制工藝包括前饋控制及反饋控制。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述半導體晶圓制造工藝包括化學氣相沉積工藝、光刻工藝、刻蝕工藝、物理氣相沉積工藝及化學機械研磨工藝中的一種或多種。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述前饋控制包括第一前饋控制，用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第一前饋控制的反饋參數(shù)為所述化學氣相沉積工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述前饋控制還包括第二前饋控制， 用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第二前饋控制的反饋參數(shù)為所述光刻工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述反饋控制包括第一反饋控制，用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第一反饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，調(diào)整所述刻蝕工藝包括調(diào)整所述刻蝕工藝的工藝時間和/或調(diào)整所述刻蝕工藝的刻蝕氣體流量。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述前饋控制還包括第三前饋控制， 用以調(diào)整所述物理氣相沉積工藝，其中，所述第三前饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，調(diào)整所述物理氣相沉積工藝包括調(diào)整所述物理氣相沉積工藝的工藝時間。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述前饋控制還包括第四前饋控制， 用以調(diào)整所述化學機械研磨工藝，其中，所述第四前饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，所述前饋控制還包括第五前饋控制， 用以調(diào)整所述化學機械研磨工藝，其中，所述第五前饋控制的反饋參數(shù)為所述物理氣相沉積工藝的工藝結(jié)果。
可選的，在所述的晶圓后段制程控制方法中，調(diào)整所述化學機械研磨工藝包括調(diào)整所述化學機械研磨工藝的工藝時間。
在本發(fā)明提供的晶圓后段制程控制方法中，利用了至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝，當晶圓后段制程的制造工藝中出現(xiàn)誤差時，能夠及時調(diào)整，從而提高產(chǎn)品可靠性。


圖1是現(xiàn)有的晶圓后段制程中在物理氣相沉積工藝后的器件剖面示意圖2是本發(fā)明實施例的晶圓后段制程控制方法的流程示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的晶圓后段制程控制方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
本發(fā)明的核心思想在于，利用了至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝，當晶圓后段制程的制造工藝中出現(xiàn)誤差時，能夠及時調(diào)整，從而提高產(chǎn)品可靠性。
請參考圖2，其為本發(fā)明實施例的晶圓后段制程控制方法的流程示意圖。如圖2所示，在本實施例中，晶圓后段制程控制方法具體包括如下步驟
首先，執(zhí)行步驟SlO :化學氣相沉積工藝。在本步驟中，通過化學氣相沉積工藝可形成一定厚度的膜層，例如，預設(shè)需要形成厚度為1000埃的摻雜碳的二氧化硅(又稱黑鉆石，Black Diamond, BD)。但是,通過化學氣相沉積工藝后，并不一定能形成預設(shè)的厚度,例如，所形成的黑鉆石的厚度可能為990?；蛘?010埃，即相比于預設(shè)的厚度偏高或者偏低。
因此，在本實施例中，執(zhí)行步驟SlOO :第一前饋控制，將步驟SlO (化學氣相沉積工藝)的工藝結(jié)果作為反饋參數(shù)提供給步驟S30(刻蝕工藝)，通過該第一前饋控制以調(diào)整后續(xù)要執(zhí)行的步驟S30 (刻蝕工藝)的工藝條件，可包括調(diào)整所述刻蝕工藝的工藝時間和/或刻蝕氣體流量。例如，通過執(zhí)行步驟SlO :化學氣相沉積工藝所形成的膜層比預設(shè)的膜層偏厚，則，此時，通過所述第一前饋控制可延長后續(xù)的刻蝕工藝的工藝時間。
在本實施例中，完成步驟SlO (化學氣相沉積工藝)之后，接著執(zhí)行步驟S20 (光刻工藝)。其中，步驟S20(光刻工藝)與步驟SlOO (第一前饋控制)的執(zhí)行并不互相影響， 因此，在本實施例中，光刻工藝與第一前饋控制同時執(zhí)行，以減少工藝執(zhí)行時間，提高執(zhí)行效率。在本發(fā)明的其他實施例中，所述光刻工藝與第一前饋控制也可不同時執(zhí)行。通過執(zhí)行步驟S20 (光刻工藝)以形成所需的器件圖案，但是，在執(zhí)行光刻工藝時，可能發(fā)生曝光不足，從而使得所形成的刻蝕圖案有缺陷等問題。
因此，在本實施例中，在執(zhí)行步驟S20(光刻工藝)之后，執(zhí)行步驟S200(第二前饋控制)，通過該第二前饋控制以調(diào)整后續(xù)要執(zhí)行的步驟S30 (刻蝕工藝)的工藝條件，可包括調(diào)整所述刻蝕工藝的工藝時間和/或刻蝕氣體流量。
在完成步驟S20 :光刻工藝之后，接著執(zhí)行步驟S30(刻蝕工藝)。其中，若步驟 S200 (第二前饋控制)在步驟S30 (刻蝕工藝)之前執(zhí)行，則可非常及時地調(diào)整步驟S30 (光刻工藝)；若步驟S200(第二前饋控制)與步驟S30(刻蝕工藝)同時執(zhí)行，或者晚于步驟 S30(刻蝕工藝)，則在晶圓制造流程上將不產(chǎn)生延時，即保持了生產(chǎn)效率，在本發(fā)明中，對步驟S30及步驟S200的順序不做限定。
由于刻蝕工藝可能發(fā)生刻蝕不足或者過刻蝕的問題，因此，在執(zhí)行步驟S30(刻蝕工藝)之后，執(zhí)行步驟S300 (第一反饋控制)，通過該刻蝕工藝的工藝結(jié)果調(diào)整以后的刻蝕工藝，防止后續(xù)發(fā)生大批量的刻蝕問題。此外，若發(fā)生了刻蝕不足或者過刻蝕的問題， 還可通過后續(xù)的其他步驟加以彌補，因此，在執(zhí)行步驟S30 (刻蝕工藝)之后，還執(zhí)行步驟 S400 (第三前饋控制)，該第三前饋控制將步驟S30 (刻蝕工藝)的工藝結(jié)果作為反饋參數(shù)提供給步驟S40 (物理氣相沉積工藝)，以調(diào)整步驟S40 (物理氣相沉積工藝)的工藝條件，可包括調(diào)整所述物理氣相沉積工藝的工藝時間等。
此外，在執(zhí)行步驟S30(刻蝕工藝)之后，還執(zhí)行步驟S500(第四前饋控制)，該第四前饋控制將步驟S30 (刻蝕工藝)的工藝結(jié)果作為反饋參數(shù)提供給步驟S50 (化學機械研磨工藝)，以調(diào)整步驟S50(化學機械研磨工藝)的工藝條件，可包括調(diào)整所述化學機械研磨工藝的工藝時間等。
通過對后續(xù)步驟S40及步驟S50的調(diào)整，降低步驟S30發(fā)生的誤差，從而提高產(chǎn)品的可靠性。其中，步驟S40與步驟S400之間的執(zhí)行順序可參考步驟S30與步驟S200之間的執(zhí)行順序，而步驟S40與步驟S500之間的執(zhí)行順序可參考步驟S20與步驟SlOO之間的執(zhí)行順序，本發(fā)明對此不再贅述。
在完成步驟S30 (刻蝕工藝)之后，執(zhí)行步驟S40 (物理氣相沉積工藝)。通過所述物理氣相沉積工藝可形成一定厚度的膜層，其中，通過步驟S400 (第三前饋控制)可調(diào)整步驟S40(物理氣相沉積工藝)所形成的膜層厚度。若，當步驟S30(刻蝕工藝)發(fā)生過刻蝕時，可在本步驟S40中提高所形成的膜層厚度。此外，由于在執(zhí)行步驟S40(物理氣相沉積工藝)時，也會發(fā)生形成的膜層厚度與預設(shè)的要求不符的情況。
因此，在本實施例中，執(zhí)行步驟S600(第五前饋控制)，所述第五前饋控制將步驟 S40 (物理氣相沉積工藝)的工藝結(jié)果作為反饋參數(shù)提供給步驟S50 (化學機械研磨工藝)， 通過該第五前饋控制以調(diào)整后續(xù)要執(zhí)行的步驟S50 (化學機械研磨工藝)的工藝條件，可包括調(diào)整所述化學機械研磨工藝的工藝時間等。
在執(zhí)行步驟S40 (物理氣相沉積工藝)后，執(zhí)行步驟S50 (化學機械研磨工藝)。所述化學機械研磨工藝的工藝條件受步驟S500(第四前饋控 制)及步驟S600(第五前饋控制)的調(diào)整，以提高化學機械研磨工藝的可靠性。
本發(fā)明提供的晶圓后段制程控制方法，利用了至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝，當晶圓后段制程的制造工藝中出現(xiàn)誤差時，能夠及時調(diào)整，從而提高產(chǎn)品可靠性。
此外，本發(fā)明提供的晶圓后段制程控制方法對整個晶圓的后段制程進行一體化控制，即并不單一的調(diào)整某一步半導體晶圓制造工藝，而是進行整體調(diào)整，提高了工藝調(diào)整的效率與可靠性，從而進一步提高了產(chǎn)品的可靠性。
上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶圓后段制程控制方法，其特征在于，包括多道半導體晶圓制造工藝以及至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述控制工藝包括前饋控制及反饋控制。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述半導體晶圓制造工藝包括化學氣相沉積工藝、光刻工藝、刻蝕工藝、物理氣相沉積工藝及化學機械研磨工藝中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述前饋控制包括第一前饋控制，用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第一前饋控制的反饋參數(shù)為所述化學氣相沉積工藝的工藝結(jié)果。
5.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述前饋控制還包括第二前饋控制，用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第二前饋控制的反饋參數(shù)為所述光刻工藝的工藝結(jié)果。
6.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述反饋控制包括第一反饋控制，用以調(diào)整所述刻蝕工藝，其中，所述第一反饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
7.如權(quán)利要求4至6中的任一項所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，調(diào)整所述刻蝕工藝包括調(diào)整所述刻蝕工藝的工藝時間和/或調(diào)整所述刻蝕工藝的刻蝕氣體流量。
8.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述前饋控制還包括第三前饋控制，用以調(diào)整所述物理氣相沉積工藝，其中，所述第三前饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
9.如權(quán)利要求8所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，調(diào)整所述物理氣相沉積工藝包括調(diào)整所述物理氣相沉積工藝的工藝時間。
10.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述前饋控制還包括第四前饋控制，用以調(diào)整所述化學機械研磨工藝，其中，所述第四前饋控制的反饋參數(shù)為所述刻蝕工藝的工藝結(jié)果。
11.如權(quán)利要求3所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，所述前饋控制還包括第五前饋控制，用以調(diào)整所述化學機械研磨工藝，其中，所述第五前饋控制的反饋參數(shù)為所述物理氣相沉積工藝的工藝結(jié)果。
12.如權(quán)利要求10或11所述的晶圓后段制程控制方法，其特征在于，調(diào)整所述化學機械研磨工藝包括調(diào)整所述化學機械研磨工藝的工藝時間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種晶圓后段制程控制方法，利用了至少一道用以調(diào)整半導體晶圓制造工藝的控制工藝，當晶圓后段制程的制造工藝中出現(xiàn)誤差時，能夠及時調(diào)整，從而提高產(chǎn)品可靠性。
文檔編號H01L21/66GK103035478SQ20111029632
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者張海洋, 周俊卿, 胡敏達 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司