[發明專利]金屬層表面處理方法

無效

• 申請號: 200910049995.X
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101872722A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 周俊;趙東濤;李彬;譚宇琦
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;B08B3/08
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種金屬層表面處理方法。

背景技術

在集成電路制造中，常應用銅作為金屬互連線的材料。由于銅金屬互連可減小高電阻，因此成為未來制造0.18微米或更小尺寸的集成電路裝置的重要技術。一般而言，銅金屬互連常利用鑲嵌或雙鑲嵌工藝來制作。銅金屬互連制程包括在鑲嵌開口中沉積金屬層、對所述金屬層進行平坦化處理，以及在銅金屬層上沉積阻擋層，以避免銅金屬擴散至上層，所述阻擋層還可作為后續蝕刻制程的停止層。所述阻擋層包括但不局限于氮化硅層。

通常，在利用化學機械研磨法研磨所述金屬層后，即使得所述金屬層具有平坦的表面后，晶圓暴露在空氣中時，氧化銅會自然形成于所述金屬層表面。目前，業界通常在沉積阻擋層前，使用氮氣處理所述金屬層表面，即使用氨氣將氧化銅還原為銅金屬，以提高后續工藝沉積的阻擋層與銅金屬層的粘附性。

但是，在實際的氮氣處理過程中，當處理工藝結束時，仍存在大量的氧化銅殘留在金屬層表面，而這些氧化銅殘留，將造成后續工藝沉積的阻擋層與銅的粘附性不理想，在金屬層和阻擋層之間具有較多的氣泡(bubble)，這將導致形成較弱點(weak?point)，銅可從這些氣泡處擴散至上層，造成電性能變化，嚴重時，這些氣泡將導致阻擋層脫落，使得半導體器件的產率嚴重下降。

如何減少氧化銅殘留，避免形成氣泡，是金屬互連制程中，本領域技術人員一直希望解決但卻沒有解決的問題之一。

發明內容

鑒于上述問題，本發明所要解決的技術問題在于：提供一種能夠有效去除氧化銅殘留物，減少由于氧化銅殘留而造成的氣泡，提高金屬層和阻擋層的粘附性的金屬層表面處理方法。

為解決上述問題，本發明提供一種金屬層表面處理方法，包括：提供一具有金屬層的半導體襯底；以及使用弱酸溶液清洗所述金屬層表面。

可選的，所述弱酸的PH值介于5～7。

可選的，所述弱酸為碳酸。

可選的，所述清洗時間為20秒～50秒。

可選的，在清洗所述金屬層表面后，還包括：在所述金屬層上沉積阻擋層。

可選的，所述阻擋層為氮化硅層。

可選的，所述阻擋層的厚度為450埃～550埃。

可選的，所述阻擋層通過物理氣相沉積或化學氣相沉積方式形成。

可選的，所述金屬層具有平坦表面。

可選的，所述金屬層為銅金屬層。

可選的，所述金屬層的厚度為4000埃～5000埃。

可選的，所述金屬層通過物理氣相沉積、化學氣相沉積或電鍍方式形成。

與現有技術相比，本發明所提供的金屬層表面處理方法具有以下有益效果：

1、弱酸溶液提供氫離子，可將氧化銅還原為銅金屬，進而有效的去除金屬層表面的氧化銅，減少氣泡的產生，解決了由于氣泡所造成的金屬層和阻擋層粘附性差，導致半導體器件的產率下降等問題，并且不會對金屬互連制程帶來任何副作用。

2、使用弱酸溶液清洗金屬層表面，還可去除其它附著于金屬層表面的堿性雜質，提高半導體器件的電學性能。

附圖說明

圖1為現有的半導體器件沉積阻擋層后的剖面示意圖；

圖2為采用本發明一實施例所提供的處理方法的半導體器件沉積阻擋層后的剖面示意圖；

圖3為采用本發明一實施例所提供的處理方法的步驟流程圖；

圖4為現有的處理步驟之后與采用本發明一實施例所提供的處理方法之后的氣泡的比較圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、特征更明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。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率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參考圖1，其為現有的半導體器件沉積阻擋層后的剖面示意圖。

在背景技術中已經提及，在金屬互連制程中，半導體襯底11上沉積的銅金屬在進行平坦化處理后，形成了金屬層12，具有金屬層12的晶圓暴露在空氣中時，氧化銅會自然形成于金屬層12的表面，目前，業界通常在沉積阻擋層13前，使用氮氣處理金屬層12的表面，即使用氨氣將氧化銅還原為銅金屬。