半导体装置、半导体结构的形成方法
半导体装置、半导体结构的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种半导体装置、半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着超大规模集成电路ULSI (Ultra Large Scale Integrat1n)的飞速发展,集成电路工艺制作工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成度。但是多层布线技术的应用会造成硅片表面的起伏不平，对图形制作极其不利。为此，要在大直径硅片上实现多层布线结构，首先就要实现每一层都具有很高的全局平整度，即要求对多层布线互连结构中的导体、层间介质层、金属、娃氧化物、氮化物等进行平坦化(Planarizat1n)处理。
[0003]目前,化学机械研磨(CMP, Chemical Mechanical Polishing)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其在半导体工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一种不可或缺的制作工艺技术。
[0004]化学机械研磨(CMP)是通过晶片与研磨头之间的相对运动来平坦化晶片上的待研磨层。为了获得较精确的化学机械研磨后的待研磨层厚度，现有技术通常采用形成研磨停止层的方法、终点检测技术或者设定研磨时间等来判断研磨是否达到终点，但是这种方法形成的待研磨层的厚度的精度仍有待提闻。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是怎样提高形成的介质层的厚度的精度。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种半导体装置，包括:第一沉积单元，基于第一沉积指令，沉积介质层；化学机械研磨单元，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；第二沉积单元，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；测量单元，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元；控制单元，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0007]可选的，还包括，传输单元，用于在第一沉积单元、第二沉积单元、化学机械研磨单元和测量单元之间传输晶圆。
[0008]可选的，所述控制单元还用于发出传输指令，所述传输单元基于传输指令传输晶圆。
[0009]可选的，所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度信息。
[0010]可选的，所述待沉积的补偿介质层的厚度为介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度与目标厚度之间的差异值。
[0011]可选的，所述第二沉积单元中包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度修改第二沉积单元中的沉积菜单。
[0012]可选的，所述第二沉积单元根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层。
[0013]可选的，所述第二沉积单元的沉积精度大于第一沉积单元的沉积精度。
[0014]可选的，所述第二沉积单元为原子层沉积装置。
[0015]本发明还提供了一种半导体结构的形成方法，包括:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层；采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。
[0016]可选的，还包括:进行测量步骤，测量所述第一补偿介质层和平坦化后的介质层的总厚度；判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层；若总厚度达到目标厚度，则结束。
[0017]可选的，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤、沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。
[0018]可选的，若总厚度未达到目标厚度，获得测量的总厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层。
[0019]可选的，所述第一补偿介质层和第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。
[0020]可选的，形成第一补偿介质层和第二补偿介质层的沉积工艺为原子层沉积工艺。
[0021]可选的，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于或等于目标厚度。
[0022]可选的，所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。
[0023]可选的，所述第一补偿介质层的厚度等于差异值。
[0024]可选的，还包括:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
[0025]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明的半导体结构的形成方法，在采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。通过化学机械研磨、厚度测量、判断厚度是否达到目标厚度、以及沉积补偿介质层相结合的方法，自动的形成第一补偿介质层，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0027]进一步，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于目标厚度，使得平坦化后的介质层与目标厚度存在差异，然后通过沉积补偿介质层消除该差异，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0028]本发明的半导体装置，可以自动的实现介质层的沉积、介质层的平坦化、平坦化后的介质层的厚度测量、判断测量的厚度是否达到预定值、以及补偿介质层的沉积，提高了介质层形成的效率和形成的介质层厚度的精度。
[0029]进一步，第二沉积单元中还包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度(或者平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值)修改第二沉积单元中的沉积菜单，因而针对不同晶圆上平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值不同可以实时修改第二沉积单元中的沉积菜单，以使最终形成的介质层具有较高的精度，并减小晶圆与晶圆之间沉积的介质层的差异性。
【附图说明】
[0030]图1是本发明一实施例半导体装置的结构示意图；
[0031]图2是本发明另一实施例半导体装置的结构示意图；
[0032]图3是本发明实施例半导体结构形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]如【背景技术】所言，现有技术通过形成研磨停止层来确定化学机械研磨的终点，但是形成研磨停止层的方法的应用场合非常有限，另外一种方法是通过终点检测技术，终点检测技术是通过光 学等手段进行检测，检测过程容易受到外界因素的影响，检测的精度降低，研磨后的待研磨层的厚度精度有限。
[0034]为此，本发明实施例提供了一种半导体装置、半导体结构的形成方法，其中半导体结构的形成方法，在采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。本发明实施例的方法，通过化学机械研磨、厚度测量和沉积补偿介质层相结合的方法，提高了形成的介质层厚度的精度。
[0035]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0036]参考图1，图1为本发明一实施例半导体装置的结果示意图，所述半导体装置包括:
[0037]第一沉积单元101，基于第一沉积指令，沉积介质层；
[0038]化学机械研磨单元102，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；
[0039]第二沉积单元104，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；
[0040]测量单元103，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元105 ；
[0041]控制单元105，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0042]具体的，所述半导体装置还包括，传输单元106，用于在第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102和测量单元103之间传输晶圆。
[0043]所述传输单兀106基于传输指令在个单兀之间传输晶圆。所述传输单兀106在取到晶圆时，传输单元106可以向控制单元105发送取得晶圆的反馈信息，所述传输单元106在将晶圆送达到某一单元时，所述传输单元106可以向控制单元105发送晶圆送达某一单元的反馈信息，以使控制单元105实时获得晶圆的位置信息。
[0044]所述控制单元105与半导体装置的中的各单元(包括第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102、测量单元103和传输单元106)进行通信,控制单元105用于对半导体装置的中的各单元(包括第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102、测量单元103和传输单元106)的工作进行控制。所述控制单元105可以接收某一单元发出的反馈信息(包括:沉积完成的信息、研磨完成的信息、测量完成的信息、测量结果信息等)，给出下一单元的操作指令，所述操作指令中包括第一沉积指令、研磨指令和测量指令、第二沉积指令等。比如，控制单元105在接收到第一沉积单元101发出的沉积完成的反馈信息时，所述控制单元105向传输单元106发出传输指令，所述传输指令中包括晶圆的取得位置和晶圆的送达位置等信息，所述控制单元105同时向化学机械研磨单元102发出研磨指令，所述研磨指令中包括进行研磨时选择的研磨菜单等信息。所述控制单元105在接收到化学机械研磨单元102发出的研磨完成的反馈信息时，所述控制单元105向传输单元106发出传输指令所述传输指令中包括晶圆的取得位置和晶圆的送达位置等信息，所述控制单元105同时向测量单元203发出测量指令，所述测量指令中包括进行厚度测量时硬选择的测量菜单等信息。所述控制单元105在接收到测量单元103发出的测量完成的信息和测量结果信息时，所述控制单元箱第二沉积单元104发送第二沉积指令，所述第二沉积指令中包括沉积时选择的沉积菜单等信息，同时向传输单元106发出传输指令。
[0045]所述控制单元105还可以根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令，第二沉积指令中包括待形成的补偿介质层的厚度信息。待形成的补偿介质层的厚度为厚度测量值与目标厚度之间的差异值。
[0046]所述第一沉积单元101，基于控制单元105发出的第一沉积指令，在晶圆(或半导体衬底)上沉积介质层。所述第一沉积指令中包括在第一沉积单元101进行沉积时选择的沉积菜单等信息，第一沉积单元101在接收到控制单元105发出的第一沉积指令时，第一沉积单元101可以自动选择第一沉积指令中对应的沉积菜单(沉积菜单中包括沉积时的各种工艺参数、以及进行沉积的步骤等信息)，第一沉积单元101在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的沉积菜单，在晶圆上沉积介质层。在沉积完成时，所述第一沉积单元101向控制单元105发出的沉积完成的反馈信息。传输单元106在接收到控制单元105发出的传输指令时，从第一沉积单元101取得沉积完成的晶圆。需要说明的是，不同材料和不同厚度的介质层的沉积菜单可以预先保存在第一沉积单元中，因而第一沉积单元101在接收到第一沉积指令时可以直接选择对应的菜单。
[0047]所述介质层材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等介质材料。
[0048]所述化学机械研磨单元102，基于控制单元105发出的研磨指令，对晶圆上形成的介质层进行平坦化。化学机械研磨单元102在接收到研磨指令时，化学机械研磨单元102可以自动的选择研磨指令中对应的研磨菜单(研磨菜单中包括掩膜时的各种工艺参数、以及进行研磨的步骤等信息)，化学机械研磨单元102在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的研磨菜单，对介质层进行化学机械平坦化。在研磨完成时，所述化学机械研磨单元102向控制单元105发送研磨完成的反馈信息。传输单元106在接收到控制单元105发出的传输指令时，从化学机械研磨单元102取得沉积完成的晶圆。
[0049]所述测量单元103，基于控制单元105发出的测量指令，测量晶圆上的介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元105。所述测量单元103在接收到测量指令时，所述测量单元103可以自动的选择测量指令中对于的测量菜单(所述测量单元中包括测量步骤、测量位置等信息)，测量单元103在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的测量菜单，对晶圆上的介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度进行测量。测量单元103在测量完成时，测量单元103将测量完成的信息和测量结果信息反馈给控制单元105。
[0050]第二沉积单元104，基于控制单元105发出的第二沉积指令，在平坦化后的介质层上沉积补偿介质层。
[0051]本发明实施例中，沉积补偿介质层的目的是补偿化学机械研磨后的介质层的厚度，以使最终形成的介质层达到目标厚度，使得介质层的厚度精度较高。在晶圆数量较多时，不同的晶圆上，第一沉积单元101沉积的介质层的厚度会存在不同，经过化学机械研磨单元102平坦化后的介质层的厚度也会不相同，因而化学机械研磨后的介质层与目标厚度之间的差异值的厚度也会不相同，为了使得最终形成的介质层达到目标厚度，使得第二沉积单元104沉积的 补充介质层的厚度也会不相同，因而第二沉积单元104在进行沉积时，不能直接选择在第二沉积单元104中保存的沉积菜单(保存的沉积菜单一般是形成固定厚度的补偿介质层)。因而，本发明实施例的第二沉积单元104中还包括写入单元(图中未示出)，第二沉积单元104在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度(或者平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值)修改第二沉积单元中的沉积菜单，第二沉积单元104根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层，以使形成的补偿介质层厚度等于平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值，因而针对不同晶圆上平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值不同可以实时修改第二沉积单元中的沉积菜单，以使最终形成的介质层具有较高的精度，并减小晶圆与晶圆之间沉积的介质层的差异性。
[0052]所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度，所述待沉积的补偿介质层的厚度为平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值。
[0053]所述对沉积菜单的修改包括对沉积时间的修改、对沉积气体流速的修改、对沉积腔室中的压强或者温度的修改。
[0054]对沉积时间的修改是指在保持第二沉积单元104的沉积速率保持不变的前提下，改变沉积菜单中沉积的总时间。第二沉积单元104的沉积速率可以通过实验获得或者经验值，所述沉积的总时间为待沉积的补偿介质层的厚度除以沉积速率。
[0055]对沉积气体流速的修改是指在保持沉积菜单中沉积总时间不变的情况下，改变沉积菜单中的沉积气体流速，以沉积不同厚度的补偿介质层。
[0056]对沉积腔室中的压强或者温度的修改是指沉积菜单中沉积总时间不变的情况下，改变沉积菜单中压强或者温度，以沉积不同厚度的补偿介质层。
[0057]所述第二沉积单元104在完成沉积时，向控制单元105发送沉积完成的反馈信息。
[0058]本实施例中，包括第一沉积单元101和第二沉积单元104以实现流水化式的生产，所述第二沉积单元104的沉积精度可以大于第一沉积单元101的沉积精度，以提高较高的沉积进度并减小整个半导体装置的制作成本。具体的实施例中，所述第二沉积单元104可以为原子层沉积装置。
[0059]在本发明的其他实施例中，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层后，测量单元103还可以对平坦化后的介质层和补偿介质层的总厚度进行测量，若平坦化后的介质层和补偿介质层(第一补偿介质层)的总厚度的测量值未达到目标厚度，控制单元105可以向第二沉积单元104发送第二沉积指令，所述第二沉积指令中包括待形成的补偿介质层(第二补偿介质层)的厚度，所述待形成的补偿介质层(第二补偿介质层)的厚度为平坦化后的介质层和补偿介质层(第一补偿介质层)的总厚度与目标厚度之间的差异值。第二沉积单元104根据第二沉积指令，沉积补偿介质层。
[0060]参考图2，图2为本发明另一实施例半导体装置的结构示意图，包括:第一沉积单元201，基于第一沉积指令，沉积介质层；化学机械研磨单元202，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；第二沉积单元204，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；测量单元203，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元205 ;控制单元205，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0061 ] 本实施例中，所述控制单元205与传输单元206进行通信，所述传输单元206与第一沉积单元201、第二沉积单元204、化学机械研磨单元202、测量单元203之间进行通信，并且所述控制单元205通过传输单元206与第一沉积单元201、第二沉积单元204、化学机械研磨单元202、测量单元203之间进行通信。
[0062]由于传输单元206是用于在各个单元之间传输晶圆的，传输单元206在将晶圆送到某一单元时，即表示要采用某一单元对该晶圆进行处理，传输单元206在从某一单元取得晶圆时，即表示处理过程结束，因此控制单元通过传输单元206可以很方便的接收某一单元发出的反馈信息(包括:沉积完成的信息、研磨完成的信息、测量完成的信息、测量结果信息等)，给出下一单元的操作指令，所述操作指令中包括第一沉积指令、研磨指令和测量指令、第二沉积指令等，减小了控制单元205与其他单元通信布线的复杂度。
[0063]所述传输单元206与各单元之间的通信可以采用非接触式通信方式，比如红外、蓝牙、WLAN等。
[0064]需要说明是，本发明实施例中各单元其他描述和限定，请参考上一实施例，在此不再赘述。
[0065]本发明实施例还提供了一种半导体结构的形成方法，请参考图3，所述半导体结构的形成方法，包括:
[0066]执行步骤S301，提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层。
[0067]半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上娃(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等II1- V族化合物。
[0068]所述半导体衬底上还可以形成栅极和源/漏区，具体过程为:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
[0069]由于栅极的存在，使得沉积形成的介质层的表面会凹凸不平，后续需要通过化学机械研磨工艺平坦化形成的介质层。本发明实施例中，可以采用上述半导体装置的第一沉积单元在半导体衬底上形成介质层。
[0070]执行步骤S302，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层。
[0071]由于现有的平坦化工艺后的介质层的厚度的精度较低，因此本发明的实施例中，在进行化学机械研磨之前，预先设定化学机械研磨后的介质层厚度小于或等于介质层的目标厚度，使得化学机械研磨后的介质层实际厚度小于或等于介质层的目标厚度，后续通过测量平坦化的介质层的厚度，然后测量平坦化后的介质层的厚度，判断厚度的测量值与目标厚度的差异，获得差异值，然后通过沉积补偿介质层补偿该差异值，从而使最终的介质层的厚度的精度较高。
[0072]所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为200?400埃，后续沉积该厚度的补偿介质层是的精度最高。
[0073]进行化学机械研磨工艺可以采用上述半导体装置中的化学机械研磨单元。
[0074]执行步骤S303，进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；执行步骤S304 (判断步骤)，判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，则执行步骤S306，获得测量的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层(第一补偿介质层)；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则执行步骤S309，结束。
[0075]测量所述介质层的厚度和判断步骤可以采用上述半导体装置中的测量单元和控制单元，测量完成后，判读测量的介质层厚度是否达到目标值，若平坦化后的介质层的厚度未达到目 标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，在进行沉积步骤时，基于该差异值沉积补偿介质层(第一补偿介质层)。在进行沉积形成补偿介质层(第一补偿介质层)之前，设定补偿介质层(第一补偿介质层)的厚度等于差异值。
[0076]所述第一补偿介质层与介质层的材料相同，以减小沉积过程中不同晶向材料对沉积的精度影响。
[0077]由于沉积第一补偿介质层的过程中还是可能会存在误差，因此后续还需要对沉积的厚度进行测量和补偿。
[0078]执行步骤S307，进行测量步骤，测量所述补偿介质层(第一补偿介质层)和平坦化后的介质层的总厚度；执行步骤S308(判断步骤)，判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行步骤S306，进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层(第二补偿介质层)；若总厚度达到目标厚度，则执行步骤S309，结束。
[0079]所述测量所述补偿介质层(第一补偿介质层)和平坦化后的介质层的总厚度可以采用上述半导体装置中的测量单元，判断测量的总厚度是否达到目标厚度采用上述半导体装置中的控制单元。在沉积第二补偿介质层之前获得所述第一补偿介质层与和平坦化后的介质层的总厚度与目标厚度的差异值，在沉积第二补偿介质层之前，设定形成的第二补偿介质层的厚度等于该差异值。
[0080]所述第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。形成第二补偿介质层的工艺为原子层沉积工艺。
[0081]在形成第二补偿介质层后，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤和沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。
[0082]综上，本发明实施例的半导体结构的形成方法，通过化学机械研磨、厚度测量、判断厚度是否达到目标厚度、以及沉积补偿介质层相结合的方法，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0083]本发明实施例的半导体装置，可以自动的实现介质层的沉积、介质层的平坦化、平坦化后的介质层的厚度测量、判断测量的厚度是否达到预定值、以及补偿介质层的沉积，提高了介质层形成的效率和形成的介质层厚度的精度。
[0084]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括: 第一沉积单元，基于第一沉积指令，沉积介质层； 化学机械研磨单元，基于研磨指令，对介质层进行平坦化； 第二沉积单元，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层； 测量单元，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元； 控制单元，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括，传输单元，用于在第一沉积单元、第二沉积单元、化学机械研磨单元和测量单元之间传输晶圆。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述控制单元还用于发出传输指令，所述传输单元基于传输指令传输晶圆。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度信息。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述待沉积的补偿介质层的厚度为介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度与目标厚度之间的差异值。6.如权利要求4或5所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元中包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度修改第二沉积单元中的沉积菜单。7.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层。8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元的沉积精度大于第一沉积单元的沉积精度。9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元为原子层沉积装置。10.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层； 采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层； 进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度； 判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:进行测量步骤，测量所述第一补偿介质层和平坦化后的介质层的总厚度；判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层；若总厚度达到目标厚度，则结束。12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤、沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。13.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，若总厚度未达到目标厚度，获得测量的总厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层。14.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一补偿介质层和第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。15.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成第一补偿介质层和第二补偿介质层的沉积工艺为原子层沉积工艺。16.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于或等于目标厚度。17.如权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一补偿介质层的厚度等于差异值。19.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
【专利摘要】一种半导体装置、半导体结构的形成方法，其中所述半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层；采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。本发明的方法通过自动测量和反馈的方式形成第一介质补偿层，提高了形成的介质层厚度的精度。
【IPC分类】H01L21/31
【公开号】CN104900512
【申请号】CN201410077038
【发明人】邓武锋
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司, 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种半导体装置、半导体结构的形成方法。
【背景技术】
[0002]随着超大规模集成电路ULSI (Ultra Large Scale Integrat1n)的飞速发展,集成电路工艺制作工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用采用多层布线技术利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成度。但是多层布线技术的应用会造成硅片表面的起伏不平，对图形制作极其不利。为此，要在大直径硅片上实现多层布线结构，首先就要实现每一层都具有很高的全局平整度，即要求对多层布线互连结构中的导体、层间介质层、金属、娃氧化物、氮化物等进行平坦化(Planarizat1n)处理。
[0003]目前,化学机械研磨(CMP, Chemical Mechanical Polishing)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其在半导体工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一种不可或缺的制作工艺技术。
[0004]化学机械研磨(CMP)是通过晶片与研磨头之间的相对运动来平坦化晶片上的待研磨层。为了获得较精确的化学机械研磨后的待研磨层厚度，现有技术通常采用形成研磨停止层的方法、终点检测技术或者设定研磨时间等来判断研磨是否达到终点，但是这种方法形成的待研磨层的厚度的精度仍有待提闻。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是怎样提高形成的介质层的厚度的精度。
[0006]为解决上述问题，本发明提供一种半导体装置，包括:第一沉积单元，基于第一沉积指令，沉积介质层；化学机械研磨单元，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；第二沉积单元，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；测量单元，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元；控制单元，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0007]可选的，还包括，传输单元，用于在第一沉积单元、第二沉积单元、化学机械研磨单元和测量单元之间传输晶圆。
[0008]可选的，所述控制单元还用于发出传输指令，所述传输单元基于传输指令传输晶圆。
[0009]可选的，所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度信息。
[0010]可选的，所述待沉积的补偿介质层的厚度为介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度与目标厚度之间的差异值。
[0011]可选的，所述第二沉积单元中包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度修改第二沉积单元中的沉积菜单。
[0012]可选的，所述第二沉积单元根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层。
[0013]可选的，所述第二沉积单元的沉积精度大于第一沉积单元的沉积精度。
[0014]可选的，所述第二沉积单元为原子层沉积装置。
[0015]本发明还提供了一种半导体结构的形成方法，包括:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层；采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。
[0016]可选的，还包括:进行测量步骤，测量所述第一补偿介质层和平坦化后的介质层的总厚度；判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层；若总厚度达到目标厚度，则结束。
[0017]可选的，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤、沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。
[0018]可选的，若总厚度未达到目标厚度，获得测量的总厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层。
[0019]可选的，所述第一补偿介质层和第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。
[0020]可选的，形成第一补偿介质层和第二补偿介质层的沉积工艺为原子层沉积工艺。
[0021]可选的，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于或等于目标厚度。
[0022]可选的，所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。
[0023]可选的，所述第一补偿介质层的厚度等于差异值。
[0024]可选的，还包括:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
[0025]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0026]本发明的半导体结构的形成方法，在采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。通过化学机械研磨、厚度测量、判断厚度是否达到目标厚度、以及沉积补偿介质层相结合的方法，自动的形成第一补偿介质层，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0027]进一步，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于目标厚度，使得平坦化后的介质层与目标厚度存在差异，然后通过沉积补偿介质层消除该差异，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0028]本发明的半导体装置，可以自动的实现介质层的沉积、介质层的平坦化、平坦化后的介质层的厚度测量、判断测量的厚度是否达到预定值、以及补偿介质层的沉积，提高了介质层形成的效率和形成的介质层厚度的精度。
[0029]进一步，第二沉积单元中还包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度(或者平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值)修改第二沉积单元中的沉积菜单，因而针对不同晶圆上平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值不同可以实时修改第二沉积单元中的沉积菜单，以使最终形成的介质层具有较高的精度，并减小晶圆与晶圆之间沉积的介质层的差异性。
【附图说明】
[0030]图1是本发明一实施例半导体装置的结构示意图；
[0031]图2是本发明另一实施例半导体装置的结构示意图；
[0032]图3是本发明实施例半导体结构形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]如【背景技术】所言，现有技术通过形成研磨停止层来确定化学机械研磨的终点，但是形成研磨停止层的方法的应用场合非常有限，另外一种方法是通过终点检测技术，终点检测技术是通过光 学等手段进行检测，检测过程容易受到外界因素的影响，检测的精度降低，研磨后的待研磨层的厚度精度有限。
[0034]为此，本发明实施例提供了一种半导体装置、半导体结构的形成方法，其中半导体结构的形成方法，在采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。本发明实施例的方法，通过化学机械研磨、厚度测量和沉积补偿介质层相结合的方法，提高了形成的介质层厚度的精度。
[0035]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0036]参考图1，图1为本发明一实施例半导体装置的结果示意图，所述半导体装置包括:
[0037]第一沉积单元101，基于第一沉积指令，沉积介质层；
[0038]化学机械研磨单元102，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；
[0039]第二沉积单元104，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；
[0040]测量单元103，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元105 ；
[0041]控制单元105，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0042]具体的，所述半导体装置还包括，传输单元106，用于在第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102和测量单元103之间传输晶圆。
[0043]所述传输单兀106基于传输指令在个单兀之间传输晶圆。所述传输单兀106在取到晶圆时，传输单元106可以向控制单元105发送取得晶圆的反馈信息，所述传输单元106在将晶圆送达到某一单元时，所述传输单元106可以向控制单元105发送晶圆送达某一单元的反馈信息，以使控制单元105实时获得晶圆的位置信息。
[0044]所述控制单元105与半导体装置的中的各单元(包括第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102、测量单元103和传输单元106)进行通信,控制单元105用于对半导体装置的中的各单元(包括第一沉积单元101、第二沉积单元104、化学机械研磨单元102、测量单元103和传输单元106)的工作进行控制。所述控制单元105可以接收某一单元发出的反馈信息(包括:沉积完成的信息、研磨完成的信息、测量完成的信息、测量结果信息等)，给出下一单元的操作指令，所述操作指令中包括第一沉积指令、研磨指令和测量指令、第二沉积指令等。比如，控制单元105在接收到第一沉积单元101发出的沉积完成的反馈信息时，所述控制单元105向传输单元106发出传输指令，所述传输指令中包括晶圆的取得位置和晶圆的送达位置等信息，所述控制单元105同时向化学机械研磨单元102发出研磨指令，所述研磨指令中包括进行研磨时选择的研磨菜单等信息。所述控制单元105在接收到化学机械研磨单元102发出的研磨完成的反馈信息时，所述控制单元105向传输单元106发出传输指令所述传输指令中包括晶圆的取得位置和晶圆的送达位置等信息，所述控制单元105同时向测量单元203发出测量指令，所述测量指令中包括进行厚度测量时硬选择的测量菜单等信息。所述控制单元105在接收到测量单元103发出的测量完成的信息和测量结果信息时，所述控制单元箱第二沉积单元104发送第二沉积指令，所述第二沉积指令中包括沉积时选择的沉积菜单等信息，同时向传输单元106发出传输指令。
[0045]所述控制单元105还可以根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令，第二沉积指令中包括待形成的补偿介质层的厚度信息。待形成的补偿介质层的厚度为厚度测量值与目标厚度之间的差异值。
[0046]所述第一沉积单元101，基于控制单元105发出的第一沉积指令，在晶圆(或半导体衬底)上沉积介质层。所述第一沉积指令中包括在第一沉积单元101进行沉积时选择的沉积菜单等信息，第一沉积单元101在接收到控制单元105发出的第一沉积指令时，第一沉积单元101可以自动选择第一沉积指令中对应的沉积菜单(沉积菜单中包括沉积时的各种工艺参数、以及进行沉积的步骤等信息)，第一沉积单元101在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的沉积菜单，在晶圆上沉积介质层。在沉积完成时，所述第一沉积单元101向控制单元105发出的沉积完成的反馈信息。传输单元106在接收到控制单元105发出的传输指令时，从第一沉积单元101取得沉积完成的晶圆。需要说明的是，不同材料和不同厚度的介质层的沉积菜单可以预先保存在第一沉积单元中，因而第一沉积单元101在接收到第一沉积指令时可以直接选择对应的菜单。
[0047]所述介质层材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等介质材料。
[0048]所述化学机械研磨单元102，基于控制单元105发出的研磨指令，对晶圆上形成的介质层进行平坦化。化学机械研磨单元102在接收到研磨指令时，化学机械研磨单元102可以自动的选择研磨指令中对应的研磨菜单(研磨菜单中包括掩膜时的各种工艺参数、以及进行研磨的步骤等信息)，化学机械研磨单元102在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的研磨菜单，对介质层进行化学机械平坦化。在研磨完成时，所述化学机械研磨单元102向控制单元105发送研磨完成的反馈信息。传输单元106在接收到控制单元105发出的传输指令时，从化学机械研磨单元102取得沉积完成的晶圆。
[0049]所述测量单元103，基于控制单元105发出的测量指令，测量晶圆上的介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元105。所述测量单元103在接收到测量指令时，所述测量单元103可以自动的选择测量指令中对于的测量菜单(所述测量单元中包括测量步骤、测量位置等信息)，测量单元103在取得从传输单元106传输的晶圆时，根据选择的测量菜单，对晶圆上的介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度进行测量。测量单元103在测量完成时，测量单元103将测量完成的信息和测量结果信息反馈给控制单元105。
[0050]第二沉积单元104，基于控制单元105发出的第二沉积指令，在平坦化后的介质层上沉积补偿介质层。
[0051]本发明实施例中，沉积补偿介质层的目的是补偿化学机械研磨后的介质层的厚度，以使最终形成的介质层达到目标厚度，使得介质层的厚度精度较高。在晶圆数量较多时，不同的晶圆上，第一沉积单元101沉积的介质层的厚度会存在不同，经过化学机械研磨单元102平坦化后的介质层的厚度也会不相同，因而化学机械研磨后的介质层与目标厚度之间的差异值的厚度也会不相同，为了使得最终形成的介质层达到目标厚度，使得第二沉积单元104沉积的 补充介质层的厚度也会不相同，因而第二沉积单元104在进行沉积时，不能直接选择在第二沉积单元104中保存的沉积菜单(保存的沉积菜单一般是形成固定厚度的补偿介质层)。因而，本发明实施例的第二沉积单元104中还包括写入单元(图中未示出)，第二沉积单元104在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度(或者平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值)修改第二沉积单元中的沉积菜单，第二沉积单元104根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层，以使形成的补偿介质层厚度等于平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值，因而针对不同晶圆上平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值不同可以实时修改第二沉积单元中的沉积菜单，以使最终形成的介质层具有较高的精度，并减小晶圆与晶圆之间沉积的介质层的差异性。
[0052]所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度，所述待沉积的补偿介质层的厚度为平坦化后的介质层的厚度与目标厚度之间的差异值。
[0053]所述对沉积菜单的修改包括对沉积时间的修改、对沉积气体流速的修改、对沉积腔室中的压强或者温度的修改。
[0054]对沉积时间的修改是指在保持第二沉积单元104的沉积速率保持不变的前提下，改变沉积菜单中沉积的总时间。第二沉积单元104的沉积速率可以通过实验获得或者经验值，所述沉积的总时间为待沉积的补偿介质层的厚度除以沉积速率。
[0055]对沉积气体流速的修改是指在保持沉积菜单中沉积总时间不变的情况下，改变沉积菜单中的沉积气体流速，以沉积不同厚度的补偿介质层。
[0056]对沉积腔室中的压强或者温度的修改是指沉积菜单中沉积总时间不变的情况下，改变沉积菜单中压强或者温度，以沉积不同厚度的补偿介质层。
[0057]所述第二沉积单元104在完成沉积时，向控制单元105发送沉积完成的反馈信息。
[0058]本实施例中，包括第一沉积单元101和第二沉积单元104以实现流水化式的生产，所述第二沉积单元104的沉积精度可以大于第一沉积单元101的沉积精度，以提高较高的沉积进度并减小整个半导体装置的制作成本。具体的实施例中，所述第二沉积单元104可以为原子层沉积装置。
[0059]在本发明的其他实施例中，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层后，测量单元103还可以对平坦化后的介质层和补偿介质层的总厚度进行测量，若平坦化后的介质层和补偿介质层(第一补偿介质层)的总厚度的测量值未达到目标厚度，控制单元105可以向第二沉积单元104发送第二沉积指令，所述第二沉积指令中包括待形成的补偿介质层(第二补偿介质层)的厚度，所述待形成的补偿介质层(第二补偿介质层)的厚度为平坦化后的介质层和补偿介质层(第一补偿介质层)的总厚度与目标厚度之间的差异值。第二沉积单元104根据第二沉积指令，沉积补偿介质层。
[0060]参考图2，图2为本发明另一实施例半导体装置的结构示意图，包括:第一沉积单元201，基于第一沉积指令，沉积介质层；化学机械研磨单元202，基于研磨指令，对介质层进行平坦化；第二沉积单元204，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层；测量单元203，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元205 ;控制单元205，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。
[0061 ] 本实施例中，所述控制单元205与传输单元206进行通信，所述传输单元206与第一沉积单元201、第二沉积单元204、化学机械研磨单元202、测量单元203之间进行通信，并且所述控制单元205通过传输单元206与第一沉积单元201、第二沉积单元204、化学机械研磨单元202、测量单元203之间进行通信。
[0062]由于传输单元206是用于在各个单元之间传输晶圆的，传输单元206在将晶圆送到某一单元时，即表示要采用某一单元对该晶圆进行处理，传输单元206在从某一单元取得晶圆时，即表示处理过程结束，因此控制单元通过传输单元206可以很方便的接收某一单元发出的反馈信息(包括:沉积完成的信息、研磨完成的信息、测量完成的信息、测量结果信息等)，给出下一单元的操作指令，所述操作指令中包括第一沉积指令、研磨指令和测量指令、第二沉积指令等，减小了控制单元205与其他单元通信布线的复杂度。
[0063]所述传输单元206与各单元之间的通信可以采用非接触式通信方式，比如红外、蓝牙、WLAN等。
[0064]需要说明是，本发明实施例中各单元其他描述和限定，请参考上一实施例，在此不再赘述。
[0065]本发明实施例还提供了一种半导体结构的形成方法，请参考图3，所述半导体结构的形成方法，包括:
[0066]执行步骤S301，提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层。
[0067]半导体衬底的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上娃(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等II1- V族化合物。
[0068]所述半导体衬底上还可以形成栅极和源/漏区，具体过程为:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
[0069]由于栅极的存在，使得沉积形成的介质层的表面会凹凸不平，后续需要通过化学机械研磨工艺平坦化形成的介质层。本发明实施例中，可以采用上述半导体装置的第一沉积单元在半导体衬底上形成介质层。
[0070]执行步骤S302，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层。
[0071]由于现有的平坦化工艺后的介质层的厚度的精度较低，因此本发明的实施例中，在进行化学机械研磨之前，预先设定化学机械研磨后的介质层厚度小于或等于介质层的目标厚度，使得化学机械研磨后的介质层实际厚度小于或等于介质层的目标厚度，后续通过测量平坦化的介质层的厚度，然后测量平坦化后的介质层的厚度，判断厚度的测量值与目标厚度的差异，获得差异值，然后通过沉积补偿介质层补偿该差异值，从而使最终的介质层的厚度的精度较高。
[0072]所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为200?400埃，后续沉积该厚度的补偿介质层是的精度最高。
[0073]进行化学机械研磨工艺可以采用上述半导体装置中的化学机械研磨单元。
[0074]执行步骤S303，进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；执行步骤S304 (判断步骤)，判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，则执行步骤S306，获得测量的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层(第一补偿介质层)；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则执行步骤S309，结束。
[0075]测量所述介质层的厚度和判断步骤可以采用上述半导体装置中的测量单元和控制单元，测量完成后，判读测量的介质层厚度是否达到目标值，若平坦化后的介质层的厚度未达到目 标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，在进行沉积步骤时，基于该差异值沉积补偿介质层(第一补偿介质层)。在进行沉积形成补偿介质层(第一补偿介质层)之前，设定补偿介质层(第一补偿介质层)的厚度等于差异值。
[0076]所述第一补偿介质层与介质层的材料相同，以减小沉积过程中不同晶向材料对沉积的精度影响。
[0077]由于沉积第一补偿介质层的过程中还是可能会存在误差，因此后续还需要对沉积的厚度进行测量和补偿。
[0078]执行步骤S307，进行测量步骤，测量所述补偿介质层(第一补偿介质层)和平坦化后的介质层的总厚度；执行步骤S308(判断步骤)，判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行步骤S306，进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成补偿介质层(第二补偿介质层)；若总厚度达到目标厚度，则执行步骤S309，结束。
[0079]所述测量所述补偿介质层(第一补偿介质层)和平坦化后的介质层的总厚度可以采用上述半导体装置中的测量单元，判断测量的总厚度是否达到目标厚度采用上述半导体装置中的控制单元。在沉积第二补偿介质层之前获得所述第一补偿介质层与和平坦化后的介质层的总厚度与目标厚度的差异值，在沉积第二补偿介质层之前，设定形成的第二补偿介质层的厚度等于该差异值。
[0080]所述第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。形成第二补偿介质层的工艺为原子层沉积工艺。
[0081]在形成第二补偿介质层后，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤和沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。
[0082]综上，本发明实施例的半导体结构的形成方法，通过化学机械研磨、厚度测量、判断厚度是否达到目标厚度、以及沉积补偿介质层相结合的方法，提高了最终形成的介质层厚度的精度。
[0083]本发明实施例的半导体装置，可以自动的实现介质层的沉积、介质层的平坦化、平坦化后的介质层的厚度测量、判断测量的厚度是否达到预定值、以及补偿介质层的沉积，提高了介质层形成的效率和形成的介质层厚度的精度。
[0084]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括: 第一沉积单元，基于第一沉积指令，沉积介质层； 化学机械研磨单元，基于研磨指令，对介质层进行平坦化； 第二沉积单元，基于第二沉积指令，沉积补偿介质层； 测量单元，基于测量指令，测量介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度，并将厚度测量值反馈给控制单元； 控制单元，用于发出第一沉积指令、研磨指令和测量指令；并根据厚度测量值，判断介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度是否达到目标厚度，若未到达目标厚度，发出第二沉积指令。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括，传输单元，用于在第一沉积单元、第二沉积单元、化学机械研磨单元和测量单元之间传输晶圆。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述控制单元还用于发出传输指令，所述传输单元基于传输指令传输晶圆。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积指令中包括待沉积的补偿介质层的厚度信息。5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，所述待沉积的补偿介质层的厚度为介质层的厚度或者介质层和补偿介质层的总厚度与目标厚度之间的差异值。6.如权利要求4或5所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元中包括写入单元，第二沉积单元在接收到第二沉积指令时，所述写入单元根据待沉积的补偿介质层的厚度修改第二沉积单元中的沉积菜单。7.如权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元根据修改后的沉积菜单沉积补偿介质层。8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元的沉积精度大于第一沉积单元的沉积精度。9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第二沉积单元为原子层沉积装置。10.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层； 采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层； 进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度； 判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:进行测量步骤，测量所述第一补偿介质层和平坦化后的介质层的总厚度；判断测量的总厚度是否达到目标厚度，若总厚度未达到目标厚度，则进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层；若总厚度达到目标厚度，则结束。12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:交替进行测量步骤、判断步骤、沉积步骤，直至介质层和补偿介质层的总厚度达到目标厚度。13.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，若总厚度未达到目标厚度，获得测量的总厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在第一补偿介质层上形成第二补偿介质层。14.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一补偿介质层和第二补偿介质层的材料与介质层的材料相同。15.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成第一补偿介质层和第二补偿介质层的沉积工艺为原子层沉积工艺。16.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层后，平坦化后的介质层的厚度小于或等于目标厚度。17.如权利要求16所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述平坦化后的介质层厚度小于目标厚度的值为O?500埃。18.如权利要求17所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一补偿介质层的厚度等于差异值。19.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括:在所述半导体衬底上形成有栅极；在栅极两侧的半导体衬底内形成源/漏区；采用化学气相沉积工艺形成覆盖所述栅极和半导体衬底的介质层。
【专利摘要】一种半导体装置、半导体结构的形成方法，其中所述半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成介质层；采用化学机械研磨工艺平坦化所述介质层；进行测量步骤，测量平坦化后的介质层厚度；判断测量的介质层厚度是否达到目标厚度，若平坦化后的介质层的厚度未达到目标厚度，获得测量的介质层的厚度与目标厚度的差异值，并基于该差异值进行沉积步骤，在平坦化后的介质层上形成第一补偿介质层；若平坦化后的介质层的厚度达到目标厚度，则结束。本发明的方法通过自动测量和反馈的方式形成第一介质补偿层，提高了形成的介质层厚度的精度。
【IPC分类】H01L21/31
【公开号】CN104900512
【申请号】CN201410077038
【发明人】邓武锋
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司, 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月4日
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