[發明專利]銅互連方法

有效

• 申請號: 200910055938.2
• 申請日: 2009-08-05
• 公開（公告）號: CN101989569A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 劉盛
• 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: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/683
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 王一斌;王琦

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種銅互連方法。

背景技術

隨著電子設備的廣泛應用，半導體的制造工藝得到了飛速的發展，在半導體的制造流程中，涉及銅互連工藝。圖1～圖6為現有技術中銅互連方法的過程剖面結構圖，該方法包括以下步驟：

步驟一，參見圖1，提供一晶圓，并在晶圓的硅襯底101上沉積介質層102。

步驟二，參見圖2，采用蝕刻工藝在介質層102上形成通孔103。

該通孔103用于在后續工藝流程中容納形成的銅導線。

步驟三，參見圖3，采用物理氣相沉積(PVD)沉積擴散阻擋層104。

在實際應用中，擴散阻擋層為上下層疊的氮化鉭(TaN)層和鉭(Ta)層，或上下層疊的氮化鈦(TiN)層和鈦(Ti)層。

步驟四，參見圖4，采用PVD沉積銅籽晶層105。

步驟五，參見圖5，采用電化學鍍(ECP)生長銅互連層106。

在本步驟中，ECP的具體方法為：采用PVD沉積銅籽晶層105后，利用一個機械臂將晶圓從密閉的反應室中取出，然后機械臂將晶圓移動到電鍍槽的上方，在電鍍槽的上方還有一個用于吸附晶圓的電鍍環，也就是說，此時機械臂將晶圓移動到電鍍環上方，電鍍環將晶圓吸附在其上后，電鍍環在電機的驅動下將晶圓浸沒在電鍍槽中的電鍍液中，同時，電鍍環在電機的驅動下發生旋轉，從而帶動浸沒在電鍍液中的晶圓也發生旋轉，這樣就完成了ECP的過程，需要說明的是，在整個ECP的過程中，晶圓的正面朝下，反面朝上。

步驟六，參見圖6，采用化學機械研磨(CMP)將銅互連層拋光至介質層102表面，形成銅導線107。

然而，在上述步驟四中，沉積銅籽晶層是在密閉的反應室中進行的，當步驟四結束后，沉積有銅籽晶層的晶圓被從反應室中取出，并準備進入步驟五中的ECP流程，當沉積有銅籽晶層的晶圓被從反應室中取出后，若空氣中的可揮發性有機物(VOC)或污染物顆粒濃度很高，則VOC或污染物顆粒會迅速地附著在銅籽晶層的表面，當進入步驟五中的ECP流程后，電鍍液無法填充VOC或污染物顆粒所占據的空間，這樣就會導致最終形成的銅導線中出現空洞，甚至VOC或污染物顆粒還會對最終形成的銅導線造成侵蝕。

可見，現有技術中銅互連的方法會使銅導線出現空洞，甚至對銅導線造成侵蝕。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種銅互連的方法，能夠在銅互連的過程中避免銅導線出現空洞，并避免對銅導線造成侵蝕。

為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

一種銅互連方法，采用蝕刻工藝在介質層上形成通孔，并在通孔中沉積擴散阻擋層和銅籽晶層后，該方法包括：

將晶圓從反應室中取出，在晶圓進入電鍍槽之前，晶圓正面朝下并發生旋轉；

采用電化學鍍ECP生長銅互連層；

采用化學機械研磨CMP將銅互連層拋光至介質層表面，形成銅導線。

所述旋轉速度為800-1300轉/分鐘。

所述旋轉時間為10-30秒。

所述晶圓發生旋轉的方法為：采用機械臂將晶圓移動到電鍍環上方，電鍍環將晶圓吸附在其上后，電鍍環在電機的驅動下在空中旋轉，并帶動晶圓在空中旋轉。

可見，在本發明所提供的銅互連方法中，當沉積銅籽晶層后，將晶圓從反應室中取出，在晶圓進入電鍍槽之前，晶圓正面朝下并發生旋轉，可將VOC或顆粒污染物從銅籽晶層的表面去除掉，這樣，當采用ECP生長銅互連層時，沉積有銅籽晶層的通孔可完全被電鍍液填充，避免了最終形成的銅導線中出現空洞，同時也避免了VOC或污染顆粒物對銅導線的侵蝕。

附圖說明

圖1～圖6為現有技術中銅互連方法的過程剖面結構圖。

圖7-圖13為本發明所提供的銅互連方法的過程剖面結構圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。

圖7-圖13為本發明所提供的銅互連方法的過程剖面結構圖，該方法包括以下步驟：

步驟一，參見圖7，提供一晶圓，并在晶圓的硅襯底101上沉積介質層102。

步驟二，參見圖8，采用蝕刻工藝在介質層102上形成通孔103。

步驟三，參見圖9，采用PVD沉積擴散阻擋層104。

步驟四，參見圖10，采用PVD沉積銅籽晶層105。

上述步驟一至四為現有技術的內容，在此不予贅述。