[发明专利]一种检测经平坦化处理的晶片的平坦程度的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及CMOS器件制备工艺过程中晶片SOG平坦化处理后检测其平坦程度的方法。

背景技术

互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)是组成CMOS数字集成电路的基本单元，其通常由多步工艺制备而成，常规的工艺大体上包括：有源区工艺(即阱区、场氧形成和沟道注入)、栅极工艺、源漏极工艺、金属前绝缘介质层(PMD)与接触孔工艺、金属化工艺以及钝化工艺。经过多步工艺处理后的晶片表面起伏，从而难以在刻蚀后不均匀的光刻胶上制作图形，因此为了使晶片的表面保持平整平坦，通常需要对晶片进行平坦化处理。

常规的平坦化工艺包括反刻回蚀、玻璃回流、旋涂玻璃(spin on glass，SOG)以及化学机械平坦化(CMP)等。其中，SOG工艺是将含有介电材料的液态溶剂以旋转涂布的方式均匀地涂布在晶片表面，用以填补沉积介电层凹陷的孔洞，经热处理去除溶剂后，在晶片上留下固化后近似二氧化硅(SiO2)的介电材料；CMP工艺是利用化学腐蚀及机械力对加工过程中的晶片进行平坦化的过程。相对于CMP工艺，由于SOG工艺成本低、并且对器件性能没有太大影响，因而得到较为广泛地应用。

制备CMOS器件过程中的金属化工艺通常包括：淀积金属层、光刻刻蚀金属层(形成金属区)、金属层间介质淀积及平坦化、光刻刻蚀接触孔/通孔、形成金属塞(用钨填充接触孔/通孔后磨抛钨)，上述步骤可以重复进行，直至制作到所需要的层数，最后再淀积一层金属。然而，在上述金属化工艺中，在相邻金属区之间间隔部分的介电层(层间介质)上会出现较大的凹坑，在进行SOG平坦化后，芯片表面会相对平坦。然而，在实际作业过程中常常会因为SOG成分变化、SOG涂布设备故障等原因使得SOG在金属条密集区的填充状况不佳，这样会导致在填充接触孔/通孔时，原本应该被刻蚀干净的金属(钨)仍然在凹坑中残留，这种较差的平坦化容易导致金属区的短路，从而使器件失效或者带来的更大的损失。

发明内容

本发明提供一种检测经平坦化处理的晶片的平坦程度的方法，本发明方法能够在对器件进行平坦化处理后评估其平坦程度，从而在制备阶段即可将平坦化较差的芯片报废，从而避免进行后续的封装测试或者器件在后续应用中失效而带来更大的危害或造成更大的损失。

本发明还提供一种制备CMOS器件的方法，本发明方法有利于形成不易产生金属短路的CMOS器件，从而保障了CMOS器件的质量。

本发明提供的检测经平坦化处理的晶片的平坦程度的方法，包括如下步骤：

在形成有金属塞的晶片表面形成金属层，刻蚀所述金属层，使其形成多个彼此间隔的金属区；

对形成所述金属区的晶片进行平坦化处理；

在经所述平坦化处理的晶片表面形成金属测试层；

局部刻蚀所述金属测试层，使其形成具有多道弯折的蛇形金属测试区，所形成的蛇形金属测试区位于与所述金属区间隔处相对应的位置上，并且使所述蛇形金属测试区的两端分别与未刻蚀的金属测试层连接，形成试样金属测试层；

以在非金属平面表面形成的相同的试样金属测试层作为对照金属测试层，分别检测所述试样金属测试层和所述对照金属测试层的电参数，通过两者电参数值之间的接近程度来评估经所述平坦化处理的晶片的平坦程度。

根据本发明的方法，所述金属测试层可以采用常规方法制备形成，比如溅镀；所述金属测试层的材质理论上没有严格的限制，在本发明具体方案中，可以采用如铝、铜、钨等金属形成所述金属测试层。在本发明具体方案中，所述金属测试区沿着所述金属区的间隔处延伸，从而形成多道弯折并且呈蛇形，由于所述蛇形金属测试区的位置与金属区的间隔区域相对应，因此在金属区的间隔处残留有金属时，其便会与金属测试区连接，从而导致试样金属测试层的电参数值发生改变。特别是，所述试样金属测试层(由未刻蚀的金属测试层和蛇形金属测试区组成)的电参数值与所述对照金属测试层的电参数值之间的接近程度＞95％时，确定其平坦程度良好。

根据本发明的方法，所述对照金属测试层的形成方法包括：

在相同的形成有金属塞的晶片表面形成相同的金属层；

对形成所述金属层的晶片进行相同的平坦化处理，形成所述非金属平面；

在所述非金属平面的表面形成相同的金属测试层；

局部刻蚀所述金属测试层，使其在与所述试样金属测试层相同的位置上形成相同的蛇形金属测试区，形成对照金属测试层。

根据本发明的方法，所述平坦化处理具体为SOG平坦化，其包括：