[發明專利]制造半導體器件的方法

無效

• 申請號: 201010131831.4
• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號: CN102194737A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 韓秋華;符雅麗
• 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
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝領域，尤其涉及一種制造半導體器件的方法。

背景技術

隨著深亞微米半導體(Deep?Sub-micron?Semiconductor)技術的發展，設計和制造的半導體器件尺寸和包括擊穿電壓在內的電路參數越來越小，而相應影響半導體器件的性能的因素也就越來越多。其中，由于銅從金屬層中擴散而引起的金屬層擊穿電壓降低或失效成為影響半導體器件性能的一個重要因素。

圖1A是半導體器件布線層的結構圖。如圖1A所示，其中，摻雜氮的碳化硅(Nitrogen?dopped?Silicon?Carbite，NDC)層103A與前端器件層105A之間有低介電材料(例如，應用材料公司推出的Black?Diamond材料)層102A和銅金屬層101A。

為防止銅從金屬層中擴散而影響所制造的半導體器件的性能，需要確保低介電材料層102A和摻雜氮的碳化硅層103A及銅金屬層101A和摻雜氮的碳化硅層103A間的粘著層完整，并處于良好的粘著狀態。但在一般情況下，半導體制造環境中會存在一定量的包括揮發性化合物(VolatileOrganic?Compound，VOC)在內的易于附著在晶圓表面的物質。當這些揮發性化合物附著在晶圓表面時，它們會破壞低介電材料層102A和摻雜氮的碳化硅層103A及銅金屬層101A和摻雜氮的碳化硅層103A間之間的粘著面104A，這樣銅金屬層101A中的銅原子就會容易擴散到被破壞的低介電材料層102A和摻雜氮的碳化硅層間的粘著面104A中，進而可能將相鄰的銅金屬層101A連接在一起，從而對所制造的半導體器件的電路參數帶來不利影響，此時，低介電材料層102A和摻雜氮的碳化硅層間的粘著面104A也稱為弱點(Weak?Point)。因此就必須控制半導體器件制造環境中的揮發性化合物的含量，來使低介電材料層102A和摻雜氮的碳化硅層103A及銅金屬層101A和摻雜氮的碳化硅層103A間之間的粘著層完整，并處于良好的粘著狀態。

圖1B是現有技術對同一測試半導體器件在不同工藝下的擊穿電壓韋伯分布圖。如圖1B所示，其中，橫坐標為擊穿電壓，單位為V，縱坐標為揮發性化合物的含量，單位為ppbv(Parts?of?Contaminant?Per?Billion?Partsof?Vapor)，圖1B中的一系列三角、正方形、菱形和交叉線所標示出來的韋伯概率分布點分別代表不同的工藝條件，由于本發明不涉及具體的半導體制造工藝條件，因此不對這些工藝條件做詳細解釋。由圖1B可以看出，半導體器件的擊穿電壓的韋伯分布圖中，存在大量低于80V的擊穿電壓值的概率分布，而對于所制造的半導體器件來說，擊穿電壓越高，半導體器件的性能就越好。因此，半導體制造工藝環境中的揮發性化合物的含量對所制造的半導體器件的性能有很大影響。

現有技術通過控制整個半導體器件制造環境中的揮發性化合物的含量，來減小半導體器件制造過程中的揮發性化合物對所制造的半導體器件的性能的影響。采用這種方式，不僅揮發性化合物的含量很難控制并保持穩定，而且極大地提高了生產成本。因此，需要一種制造半導體器件的方法，來減小半導體器件制造過程中的揮發性化合物對所制造的半導體器件的性能的影響。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為解決半導體器件制造過程中的揮發性化合物對所制造的半導體器件的性能的影響的問題，提高所制造的半導體器件的性能，本發明提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括以下步驟：

在前端器件層上的低介電材料層中形成出露所述前端器件層的溝槽，在所述溝槽內以及所述低介電材料層表面形成銅金屬層；

對所述銅金屬層進行化學機械拋光處理，出露所述低介電材料層；

對所述低介電材料層進行表面致密處理；

在所述銅金屬層和所述低介電材料層上形成摻雜氮的碳化硅層。

進一步的，所述表面致密處理選自：O₂等離子體清洗處理、O₃等離子清洗處理、N₂O等離子體清洗處理中的至少一種。

進一步的，通過化學氣相沉積在所述銅金屬層和所述低介電材料層上形成摻雜氮的碳化硅層。

進一步的，所述表面致密處理與所述化學氣相沉積的間隔時間控制在2個小時以內。

進一步的，所述O₂等離子體清洗處理包括：