[發明專利]一種半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201210568222.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103904021A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 周鳴
• 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;高偉

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，具體而言涉及一種改善集成電路的電遷移特性的方法。

背景技術

在集成電路元件特征尺寸不斷減小、電流密度不斷增大的同時，集成電路中用于填充銅金屬的溝槽和通孔抵御電遷移（EM）誘導損傷的能力不斷下降，因此，電遷移特性成為衡量集成電路可靠性的主要指標之一。

現有研究表明，所述電遷移現象是由銅金屬向相鄰的層間介電層中的擴散引起的，因此，抑制所述銅擴散是改善集成電路的電遷移特性的有效方法。在現有技術中，通過以下兩種方式改善集成電路的電遷移特性：第一，通過電鍍的方式形成銅金屬之后，在所述銅金屬的表面形成一覆蓋層（capping?layer）(例如由CoWP構成的覆蓋層)；第二，通過電鍍的方式形成銅金屬之前，采用物理氣相沉積工藝形成一摻雜其它元素（例如Mn、Ag、Ti等）的銅種子層（seed?layer）。雖然第一種方式中提及的覆蓋層可以大幅延長集成電路的電遷移失效時間，但是所述覆蓋層只是作為銅金屬表面的改性物質，并不改變在所述銅金屬表面以下發生的銅擴散行為，因此，所述電遷移失效時間的延長幅度受到所述溝槽和通孔中存在的缺陷的影響而變得不穩定。相比第一種方式，第二種方式中提及的銅種子層中的摻雜原子能夠將所述溝槽和通孔中存在的晶粒邊界和缺陷區域與所述銅金屬隔離開來，從而有效地抑制銅擴散行為，因此，其對于集成電路電遷移特性的改善更為穩定和可靠。

由于所述摻雜其它元素的銅種子層是通過物理氣相沉積工藝形成的，在所述溝槽和通孔的側壁的上部會出現懸垂突出現象，進而影響后續電鍍銅金屬的實施。因此，需要提出一種方法，使形成的所述摻雜其它元素的銅種子層不出現所述懸垂突出現象。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種半導體器件的制造方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成層間介電層，在所述層間介電層中形成銅金屬互連溝槽或通孔；采用濕法冶金工藝在所述銅金屬互連溝槽或通孔的側壁及底部形成CuMn合金種子層；在所述銅金屬互連溝槽或通孔內填充銅金屬，以形成銅金屬互連結構。

進一步，所述濕法冶金工藝包括以下工藝步驟：將所述半導體襯底浸入PdCl₂、AgCl₂或NiCl₂溶液中，以使所述銅金屬互連溝槽或通孔的側壁及底部充分吸附所述PdCl₂、AgCl₂或NiCl₂；將所述半導體襯底浸入SnCl₂溶液中，以將所述PdCl₂、AgCl₂或NiCl₂還原為Pd、Ag或Ni，所述Pd、Ag或Ni作為后續進行的化學反應的觸媒；將所述半導體襯底浸入一混合溶液中，以形成所述CuMn合金種子層。

進一步，所述PdCl₂、AgCl₂或NiCl₂溶液的濃度為0.5％-5％（wt）。

進一步，所述SnCl₂溶液的濃度為高于50％（wt）。

進一步，所述混合溶液由含Cu²⁺的溶液、MnCl₂溶液和還原劑構成。

進一步，所述MnCl₂溶液的濃度為1％-20％（wt）。

進一步，所述含Cu²⁺的溶液為CuCl₂溶液或CuSO₄溶液。

進一步，所述還原劑為NaBH₄或HCHO。

進一步，形成所述CuMn合金種子層之前，還包括在所述銅金屬互連溝槽或通孔的側壁及底部形成阻擋層的步驟。

進一步，所述阻擋層的材料為Ta或TaN。

進一步，采用電鍍工藝形成所述銅金屬互連結構。

根據本發明，可以使形成的CuMn合金種子層不發生懸垂突出現象，以利于后續電鍍銅金屬的實施。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。

附圖中：

圖1A-圖1D為本發明提出的改善集成電路的電遷移特性的方法的各步驟的示意性剖面圖；

圖2為本發明提出的改善集成電路的電遷移特性的方法的流程圖。

具體實施方式