本发明涉及半导体制造,尤其涉及晶圆内导线的形成方法、半导体制造设备及半导体器件。
背景技术:
1、在半导体制造领域,化学机械抛光(简称cmp)设备是半导体晶圆生产过程中的重要设备,cmp是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术,是机械加工过程中可以实现表面全局平坦化的技术。cmp分为研磨单元和清洗单元两部分。其中研磨单元,主要部件为研磨垫、研磨碟和研磨头,其相互配合为晶圆提供一个稳定的工艺环境;清洗单元,对研磨过的晶圆进行清洗,去除表面残留物和反应产生的络合物,最后经过干燥离开机台。其中研磨单元是进行晶圆表面全局平坦化的场所,因此最为重要。
2、现有的工艺方法,对于铜的化学机械抛光而言,在晶圆的边缘区域,铜残留和过度研磨问题频发,铜残留会导致铜导线短路,而过度研磨则可能磨穿铜线,损坏底层结构,降低了晶圆的良品率以及加工的效率。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题是,提供了一种能够避免晶圆内金属过度研磨和金属残留的缺陷,以及提高晶圆良品率和提高加工效率的晶圆内导线的形成方法、半导体制造设备及半导体器件。
2、本申请解决上述技术问题采用的技术方案为:
3、本申请提供一种晶圆内导线的形成方法,包括以下步骤:提供晶圆;在所述晶圆表面沉积阻挡层,所述阻挡层位于所述晶圆的边缘区域的厚度大于所述阻挡层位于所述晶圆的中心区域的厚度;在所述阻挡层上刻蚀多个凹槽,且位于中心区域的所述凹槽与位于所述边缘区域的所述凹槽的底部位于同一水平面;在所述阻挡层的表面和所述凹槽内填充金属,以形成金属层;对所述金属层进行研磨,以去除覆盖在所述阻挡层上的金属。本技术方案的有益效果是通过优化阻挡层厚度和凹槽刻蚀深度,能够有效避免铜残留和过度研磨问题,提高晶圆的整体质量和良品率。
4、可选的,在所述晶圆表面沉积阻挡层,包括:调节喷淋头的气体流量,以使喷淋头边缘区域的气体流量大于中心区域的气体流量;其中,所述喷淋头边缘区域对应所述晶圆边缘区域,所述喷淋头中心区域对应所述晶圆中心区域。本技术方案的有益效果是通过增加喷淋头边缘区域的气体流量,可以在晶圆边缘区域形成更厚的阻挡层,从而为后续的研磨工艺提供更大的裕量,较厚的阻挡层可以更好地防止铜残留,提高晶圆的整体质量。
5、可选的,所述在所述阻挡层上刻蚀多个凹槽,包括:根据所述晶圆边缘区域阻挡层的沉积厚度,调节所述晶圆刻蚀过程中的功率。本技术方案的有益效果是使边缘区域的刻蚀深度与阻挡层厚度相匹配,确保刻蚀后的凹槽底部平整,与中心区域的凹槽底部位于同一水平面,为后续金属填充提供良好的基础,并且,避免因刻蚀不均匀导致的凹槽底部不平问题,减少后续工艺中可能出现的缺陷,提高晶圆整体质量。
6、可选的,所述在所述阻挡层上刻蚀多个凹槽,包括:根据所述晶圆边缘区域阻挡层的沉积厚度,调节所述晶圆刻蚀过程中的压强。本技术方案的有益效果是通过调节压强,使边缘区域的刻蚀深度与阻挡层厚度相匹配,确保刻蚀后的凹槽底部平整,与中心区域的凹槽底部位于同一水平面,为后续金属填充提供良好的基础,避免因刻蚀不均匀导致的凹槽底部不平问题,减少后续工艺中可能出现的缺陷,提高晶圆整体质量。
7、可选的,所述对所述晶圆表面进行化学机械研磨,包括第一研磨阶段和第二研磨阶段;在所述第一研磨阶段,增加晶圆边缘区域的研磨压力,避免阻挡层上金属残留;在所述第二研磨阶段,实时监控研磨偏移量以控制所述阻挡层的研磨量,以避免阻挡层过渡研磨。本技术方案的有益效果是通过第一阶段的高压研磨,有效清除边缘区域的多余金属,提高晶圆表面的清洁度,第二阶段的实时监控和精确控制,确保阻挡层不被过度研磨,保护晶圆的结构完整性,并且,分阶段的研磨策略结合实时监控技术,使晶圆表面的平坦度更高,均匀性更好,提升晶圆的整体质量,还能够减少因研磨问题导致的缺陷,提高晶圆的良品率,同时缩短研磨时间,提升生产效率。
8、还提供一种半导体制造设备,实施权利要求1-5任意一项所述的晶圆表面铜去除方法,包括:化学气相沉积装置,所述化学气相沉积装置包括喷淋头,喷淋头上中心区域的中心气孔的密度大于所述喷淋头上边缘区域的边缘气孔的密度;蚀刻装置;化学机械研磨装置。本技术方案的有益效果是
9、可选的,各所述中心气孔的间距为6.5mm-7mm,各所述边缘气孔的间距为5.5mm-6mm。
10、可选的,所述边缘气孔直径大于所述中心气孔的直径。
11、可选的,所述边缘气孔直径比所述中心气孔直径大0.04mm~0.05mm。
12、还提供一种半导体器件,所述半导体器件采用上述的晶圆表面工艺方法制造。
13、本申请提供一种晶圆内导线的形成方法、半导体制造设备及半导体器件,通过优化阻挡层厚度和凹槽刻蚀深度,能够有效避免铜残留和过度研磨问题,提高晶圆的整体质量和良品率。
1.晶圆内导线的形成方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的晶圆表面铜去除方法,其特征在于,在所述晶圆表面沉积阻挡层,包括:
3.根据权利要求1所述的晶圆表面铜去除方法,其特征在于,所述在所述阻挡层上刻蚀多个凹槽,包括:
4.根据权利要求3所述的晶圆表面铜去除方法,其特征在于,所述在所述阻挡层上刻蚀多个凹槽,包括:
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的晶圆表面铜去除方法,其特征在于,所述对所述晶圆表面进行化学机械研磨,包括第一研磨阶段和第二研磨阶段;
6.半导体制造设备,其特征在于,实施上述的晶圆表面铜去除方法,包括:
7.根据权利要求6所述的半导体制造设备,其特征在于,各所述中心气孔的间距为6.5mm-7mm,各所述边缘气孔的间距为5.5mm-6mm。
8.根据权利要求6所述的半导体制造设备,其特征在于,所述边缘气孔直径大于所述中心气孔的直径。
9.根据权利要求4所述的晶圆表面工艺方法,其特征在于,所述边缘气孔直径比所述中心气孔直径大0.04mm~0.05mm。
10.半导体器件,其特征在于,所述半导体器件采用权利要求1-5任意一项所述的晶圆表面工艺方法制造。