申请/专利权人：长江存储科技有限责任公司

申请日：2019-01-02

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN109830445B

主分类号：H01L21/60(20060101)

分类号：H01L21/60(20060101);H01L23/485(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2019.06.25#实质审查的生效;2019.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种芯片制备方法，包括：提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度。由于所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被金属布线层填充，因此随着晶边修剪工艺精度水平的提高，在晶边修剪区宽度能够被减小时，晶圆上金属布线层可利用区域可以得到增大。

主权项：1.一种芯片制备方法，其特征在于，包括：提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；从所述晶圆的形成有所述介质层的表面进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及从所述晶圆表面至所述晶圆内部的一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度；在进行所述晶边修剪之后，所述方法还包括：进行晶圆键合。

全文数据：一种芯片制备方法以及芯片结构技术领域本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种芯片制备方法以及芯片结构。背景技术在半导体芯片IC制备过程中，通过电镀金属形成金属布线层后，一般需要通过金属电镀洗边工艺去除晶圆边缘的电镀金属。然而，在相关技术中，金属电镀洗边往往导致晶圆洗边区布线层图案里面填充的金属被去除，而留下空洞；这些空洞的位置会在进行晶圆键合时形成气泡，并在后续的晶圆减薄过程中成为缺陷的源头。本领域中，通常采用较厚的介质层材料填满所述空洞，再采用化学机械研磨CMP的方式对所述介质层进行平坦化，然后才能进行晶圆键合。在上述技术中，一方面，化学机械研磨工艺的均一性不好控制，导致平坦化之后剩余的介质层厚度均一性差，直接影响后续工艺的进行；另一方面，为了把空洞填平，需要沉积较厚的介质层，然而沉积的介质层中大部分厚度需要被研磨掉，才能得到满足器件设计需要的介质层，这无疑浪费了结构材料，增加了CMP工艺步骤，提高了生产成本。发明内容有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种芯片制备方法以及芯片结构。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：本发明实施例提供了一种芯片制备方法，包括：提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度。上述方案中，所述金属电镀洗边具有第一制程精度，所述晶边修剪具有第二制程精度，所述第一宽度小于等于所述第二宽度减去所述第一制程精度以及所述第二制程精度后的差值。上述方案中，所述第一宽度小于等于1毫米mm。上述方案中，所述金属为铜，所述金属电镀洗边为铜电镀洗边ECPEBR。上述方案中，所述形成金属布线层，具体包括：刻蚀所述晶圆，形成布线凹槽；在所述布线凹槽上电镀金属，形成所述金属布线层。上述方案中，在形成所述介质层之前，还包括形成阻挡层的步骤。上述方案中，在进行所述晶边修剪之后，所述方法还包括：在所述介质层内形成导电通孔；进行晶圆键合。上述方案中，在进行所述晶边修剪之后，剩余的所述布线凹槽均被电镀的所述金属填充。本发明实施例还提供了一种芯片结构，包括：晶圆；位于所述晶圆上表面处的布线凹槽；形成在所述布线凹槽内的金属布线层；形成在所述金属布线层上的介质层；其中，所述晶圆具有距离晶圆边缘第二宽度的晶边修剪区，所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被所述金属布线层填充。本发明实施例所提供的芯片制备方法以及芯片结构，包括：提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度；以及，所述晶圆具有距离晶圆边缘第二宽度的晶边修剪区，所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被金属布线层填充；如此，通过调整洗边区的宽度，与晶边修剪区的宽度相配合，使得在金属电镀洗边过程中产生的空洞能够在晶边修剪过程中被去除，无需采用介质层填充所述空洞，因而可以直接形成所需厚度的介质层，节省了CMP工艺步骤，节约了介质层材料；形成的介质层没有经过CMP处理，厚度均一性好；由于所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被金属布线层填充，因此随着晶边修剪工艺精度水平的提高，在晶边修剪区宽度能够被减小时，晶圆上金属布线层可利用区域可以得到增大。附图说明图1a-1f为相关技术中芯片制备过程中结构的剖面示意图；图2为本发明实施例提供的芯片制备方法的流程示意图；图3a-3e为本发明实施例提供的芯片制备过程中结构的剖面示意图。附图标记说明：10、10’、20、20’-晶圆；11、11’、11”、21、21’、21”-金属布线层；22-阻挡层；13、13’、13”、23、23’-介质层。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和或部分，这些元件、部件、区、层和或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本发明必然存在第一元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向旋转90度或其它取向并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和或组的存在或添加。在此使用时，术语“和或”包括相关所列项目的任何及所有组合。为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。图1a-1f为相关技术中芯片制备过程中结构的剖面示意图。在相关技术中，在晶圆10上表面的布线凹槽内，通过电镀金属形成金属布线层11参考图1a；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度d11的洗边区以及金属布线层11’，第一宽度d11一般在2.5毫米左右；所述洗边区内布线层图案里面填充的金属被去除而留下空洞参考图1b；平坦化所述金属布线层，去除凸出所述晶圆10上表面的金属，形成器件设计需要的金属布线层11”参考图1c；在所述晶圆10以及所述金属布线层11”表面形成介质层13参考图1d；由于空洞的存在，介质层13一般需要形成较厚，例如10k埃采用化学机械研磨对所述介质层13进行平坦化，获得设计需要的厚度参考图1e；例如，在芯片设计中所需介质层13’的厚度为3k埃，那么当预先形成的介质层13的厚度为10k埃时，在上述平坦化工艺中将有7k埃厚度的介质层材料需要被去除；接下来，进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层13’以及一定厚度的所述晶圆10，形成具有第二宽度d12的晶边修剪区，所述第二宽度d12例如为1.4毫米，修剪后得到晶圆10’以及介质层13”参考图1f。由此可见，在相关技术中，为了把空洞填平，需要沉积较厚的介质层，浪费了介质层材料，并且需要增加了CMP工艺步骤减薄介质层，增加了工艺成本，CMP之后剩余的介质层厚度均一性差，直接影响后续工艺的进行，最终影响芯片的可靠性。基于此，本发明实施例提供了一种的制备方法；具体请参见附图2。所述方法包括：步骤101、提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；步骤102、进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；步骤103、在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；步骤104、进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度。下面结合图3a-3e中芯片制备过程中结构的剖面示意图，对本发明再作进一步详细的说明。首先，请参考图3a。在步骤101中，提供晶圆20，在所述晶圆20上电镀金属，形成金属布线层21。在一实施例中，所述形成金属布线层21，具体包括：刻蚀所述晶圆20，形成布线凹槽；在所述布线凹槽上电镀金属，形成所述金属布线层21。在一实施例中，所述金属为铜；所述电镀金属为铜电镀ECP。接下来，请参考图3b。执行步骤102，进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度d21的洗边区。金属电镀洗边后，得到金属布线层21’。在一实施例中，所述金属电镀洗边为铜电镀洗边ECPEBR。在一具体实施例中，所述第一宽度d21小于等于1毫米mm。接下来，请参考图3c。在一实施例中，还包括：平坦化所述金属布线层21’，去除凸出所述晶圆20上表面的金属的步骤；从而形成器件设计需要的金属布线层21”，即使得所述金属布线层21”仅存在于布线凹槽内，避免不必要的布线短路。接下来，请参考图3d。执行步骤103，在所述晶圆20以及所述金属布线层21”表面形成介质层23。在一实施例中，在形成所述介质层23之前，还包括形成阻挡层22的步骤。所述阻挡层22可以为氮化硅层。可以理解地，本发明实施例提供的芯片制备方法可以不用考虑空洞所在位置处的晶圆表面结构，因此，可以允许介质层不填满空洞，或在空洞上分存在凹陷。如此，在本发明实施例中，所述在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层，可以具体为：在所述晶圆20以及所述金属布线层21”表面直接形成器件设计所需厚度的介质层23；例如，所需厚度为3k埃时，直接沉积一层厚度为3±0.15k埃的介质层23。接下来，请参考图3e。执行步骤104，进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度d22的晶边修剪区；其中，所述第一宽度d21小于等于所述第二宽度d22。晶边修剪后，得到晶圆20’以及介质层23’。在一实施例中，所述金属电镀洗边具有第一制程精度，所述晶边修剪具有第二制程精度，所述第一宽度d21小于等于所述第二宽度d22减去所述第一制程精度以及所述第二制程精度后的差值。也即，本实施例可以进一步考虑制程精度，对洗边宽度以及晶边修剪宽度作出更为精准的控制。例如，当第二宽度d22为1.4毫米，并且第一制程精度为0.3毫米，第二制程精度为0.1毫米时，所述第一宽度d21需要小于等于1.4-0.3-0.1毫米，即小于等于1毫米。值得注意的是，在本发明实施例中，在进行所述晶边修剪之后，剩余的所述布线凹槽均被电镀的所述金属填充。如此，随着晶边修剪工艺精度水平的不断提高，在晶边修剪区宽度能够被减小时，晶圆上金属布线层可利用区域可以得到增大。在一实施例中，在进行所述晶边修剪之后，所述方法还包括：在所述介质层23’内形成导电通孔；以及进行晶圆键合的步骤。本发明实施例还提供了一种芯片结构，请参考图3e，所述芯片结构包括：晶圆20’；位于所述晶圆20’上表面处的布线凹槽；形成在所述布线凹槽内的金属布线层21”；形成在所述金属布线层21”上的介质层22；其中，所述晶圆20’具有距离晶圆边缘第二宽度d22的晶边修剪区，所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被所述金属布线层21”填充。需要说明的是，本发明实施例提供的芯片结构与芯片制备方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合，这里不再赘述。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种芯片制备方法，其特征在于，包括：提供晶圆，在所述晶圆上电镀金属，形成金属布线层；进行金属电镀洗边，去除晶圆边缘处的部分所述金属布线层，形成具有第一宽度的洗边区；在所述晶圆以及所述金属布线层表面形成介质层；进行晶边修剪，去除晶圆边缘处的部分所述介质层以及一定厚度的所述晶圆，形成具有第二宽度的晶边修剪区；其中，所述第一宽度小于等于所述第二宽度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属电镀洗边具有第一制程精度，所述晶边修剪具有第二制程精度，所述第一宽度小于等于所述第二宽度减去所述第一制程精度以及所述第二制程精度后的差值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一宽度小于等于1毫米mm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属为铜，所述金属电镀洗边为铜电镀洗边ECPEBR。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成金属布线层，具体包括：刻蚀所述晶圆，形成布线凹槽；在所述布线凹槽上电镀金属，形成所述金属布线层。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述介质层之前，还包括形成阻挡层的步骤。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述晶边修剪之后，所述方法还包括：在所述介质层内形成导电通孔；进行晶圆键合。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在进行所述晶边修剪之后，剩余的所述布线凹槽均被电镀的所述金属填充。9.一种芯片结构，其特征在于，包括：晶圆；位于所述晶圆上表面处的布线凹槽；形成在所述布线凹槽内的金属布线层；形成在所述金属布线层上的介质层；其中，所述晶圆具有距离晶圆边缘第二宽度的晶边修剪区，所述晶边修剪区以外区域的所述布线凹槽均被所述金属布线层填充。

百度查询： 长江存储科技有限责任公司 一种芯片制备方法以及芯片结构

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