[發(fā)明專利]銅互連層的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110457446.3
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN103187361A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海洋;周俊卿;王冬江
• 申請（專利權(quán)）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: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及一種銅互連層的制造方法。

背景技術(shù)

銅互連是目前超大規(guī)模集成電路中的主流互連技術(shù)，而電鍍銅是銅互連中的關(guān)鍵工藝之一。銅互連工藝最早在1997年9月由IBM提出來的，被稱為是鑲嵌工藝(也稱大馬士革)，是指在半導(dǎo)體集成電路互連層的制作中采用銅金屬材料取代傳統(tǒng)鋁金屬互連材料的新型半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)。由于銅的導(dǎo)電率大大高于鋁，采用銅互連線可以降低互連層的厚度，使得互連層間的分布電容降低，從而使頻率提高成為可能。另外，在器件密度進一步增加的情況下還會出現(xiàn)由電子遷移引發(fā)的可靠性問題，而銅在這方面比鋁也有很強的優(yōu)越性。因此銅互連層在半導(dǎo)體器件中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中銅互連層的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，其形成工藝步驟包括：首先在一基底10上沉積層間介質(zhì)層12，接著，利用光刻和刻蝕工藝，在層間介質(zhì)層12中形成銅互連通槽，接著在銅互連溝槽中依次形成阻擋層14和銅互連層16，其中阻擋層14一方面用于阻擋銅互連層16滲入基底10中引起器件短路，另一方便能夠使銅互連層16更好地附著，銅互連層16通常采用電鍍的方法形成，在形成銅互連層16的過程中，由于工藝中電流密度變化、電鍍液濃度變化、以及銅互連溝槽深寬比較大等因素影響，銅互連層16中會出現(xiàn)如圖1所示的凸起(hillock)、孔洞(Hole)等缺陷，影響銅互連層16的電連特性，甚至引起器件斷路等嚴重問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種減小銅互連層缺陷的半導(dǎo)體器件的制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種銅互連層的制造方法，包括以下步驟：提供基底，所述基底上形成有銅互連通槽；在所述銅互連通槽內(nèi)以及所述基底上形成銅互連層；在所述銅互連層上形成應(yīng)力層；進行熱退火工藝，以對所述銅互連層進行修復(fù)；去除所述應(yīng)力層及所述基底上的銅互連層。

進一步的，所述應(yīng)力層為氮化鈦、氮化鉭、鉭或鈦中的一種或其組合。

進一步的，所述應(yīng)力層采用化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積法形成。

進一步的，所述應(yīng)力層的厚度為10nm～150nm。

進一步的，在進行熱退火工藝中，熱退火溫度為200℃～600℃。

進一步的，采用濕法刻蝕或干法刻蝕去除應(yīng)力層，采用化學(xué)機械研磨法去除基底上的銅互連層。

進一步的，所述濕法刻蝕的刻蝕物質(zhì)包括氟化氫、硫酸和雙氧水。

進一步的，所述干法刻蝕的刻蝕物質(zhì)包括甲烷、氦氣及氯氣。

進一步的，所述應(yīng)力層和所述基底上的銅互連層均采用化學(xué)機械研磨法去除。

進一步的，在覆蓋銅互連層和應(yīng)力層的步驟之間，還包括在所述銅互連層上形成阻擋層的步驟，所述阻擋層的材質(zhì)為鈦、鉭、氮化鈦或氮化鉭中的一種或其組合。

綜上所述，本發(fā)明所述銅互連層的制造方法通過在覆蓋銅互連層之后覆蓋應(yīng)力層，通過熱退火工藝，使應(yīng)力層產(chǎn)生壓應(yīng)力，作用于銅互連層上，對銅互連層在覆蓋過程中產(chǎn)生的凸起、孔洞等異常缺陷進行修復(fù)，從而提高銅互連層的電連特性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體器件中銅互連層的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一實施例中銅互連層的制造方法的流程示意圖。

圖3～圖8為本發(fā)明一實施例中銅互連層的制造方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

其次，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發(fā)明實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本發(fā)明的限定。

圖2為本發(fā)明一實施例中銅互連層的制造方法的流程示意圖。所述銅互連層的制造方法，包括：

步驟S01：提供基底，所述基底上形成有銅互連通槽；

步驟S02：在所述銅互連通槽內(nèi)以及所述基底上形成銅互連層；

步驟S03：在所述銅互連層上形成應(yīng)力層；

步驟S04：進行熱退火工藝，以使應(yīng)力層產(chǎn)生應(yīng)力作用于所述銅互連層上，對所述銅互連層進行修復(fù)；

步驟S05：去除所述應(yīng)力層及所述基底上的銅互連層。

圖3～圖8為本發(fā)明一實施例中半導(dǎo)體器件中銅互連層的制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合圖2～圖7，詳細說明本發(fā)明器件中銅互連層的制造過程。