[發明專利]金屬互連層的形成方法

有效

• 申請號: 201310438334.2
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN104465491B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 王平;陳志剛
• 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: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 牛崢,王麗琴

技術領域

本發明涉及半導體生產制造領域，特別涉及一種金屬互連層的形成方法。

背景技術

目前，在半導體器件的后段（back-end-of-line，BEOL）工藝中，制作半導體集成電路時，半導體器件層形成之后，需要在半導體器件層之上形成金屬互連層，每層金屬互連層包括金屬互連線和層間介質層（ILD），這就需要對上述層間介質層制造溝槽（trench）和連接孔，然后在上述溝槽和連接孔內沉積金屬，沉積的金屬即為金屬互連線，一般選用銅作為金屬互連線材料。

現有技術中，銅互連層可以為三層，包括頂層、中間層及底層銅互連層，在實際工藝制程中，可根據不同需要設置多層銅互連層。如果是在多層銅互連層的情況下，可以按要求復制多層中間層銅互連層，有時也會按需要復制兩層頂層銅互連層。具有三層銅互連層的半導體器件結構示意圖如圖1所示。圖中層間介質層下是半導體器件層，圖中未顯示。圖中每層銅互連層包括層間介質層101和由溝槽和連接孔形成的銅互連線102，銅互連線102掩埋在層間介質層101中，用于連接各個銅互連層。

器件中的所有銅互連線都連接到表層的鋁焊盤。因此在頂層銅互連層的表面依次沉積一層摻氮的碳化硅層（NDC）和鈍化層，然后刻蝕上述鈍化層和NDC，并沉積金屬鋁，形成鋁焊盤。鋁焊盤暴露出來，用于后續封裝工藝的引線鍵合。

在將上述器件樣品作鍵合剪切力（ball shear）測試時，測試總是失敗，所以，如何提高鍵合剪切力測試的通過率，成為需要解決的重要問題。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題是：如何提高鍵合剪切力測試的通過率。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

本發明公開了一種金屬互連層的形成方法，包括：

在銅金屬互連層的表面依次沉積第一氮化硅層和摻氮的碳化硅層NDC，將所述第一氮化硅層和摻氮的碳化硅層作為刻蝕終止層；

在所述摻氮的碳化硅層表面沉積鈍化層；

圖案化刻蝕所述鈍化層和刻蝕終止層，用于在所述圖案化之后的位置沉積形成與所述銅金屬互連層電性連接的焊盤或者上層銅金屬互連層。

形成第一氮化硅層時采用硅烷、氨氣和氮氣，反應腔內的壓力為3.9～4.5毫托；源功率為100～150瓦；時間為1.5～2.5秒；所述硅烷流量為200～300標準立方厘米每分鐘；所述硅烷與氨氣的流量比為0.4：1；所述氮氣的流量為15000～20000標準立方厘米每分鐘。

所述刻蝕終止層的厚度為300～1500埃；其中，第一氮化硅層和摻氮的碳化硅層的厚度比為1：24。

在銅金屬互連層的表面沉積第一氮化硅層之前進一步包括預熱的步驟；

所述預熱方法包括：在預定壓力和溫度下，在反應腔內通入氦氣和氫氣預定時間。

在沉積第一氮化硅層之后進一步包括：對第一氮化硅層表面進行化學預處理的步驟；

所述對第一氮化硅層表面進行化學預處理的方法包括：在預定壓力和源功率下，在反應腔內通入氨氣和氮氣預定時間。

所述鈍化層為疊層鈍化層；

形成疊層鈍化層的方法進一步包括：

在所述摻氮的碳化硅層表面沉積第一氧化硅層，厚度為2000～8000埃；

在所述第一氧化硅層表面沉積第二氮化硅層，厚度為300～1500埃；

在所述第二氮化硅層表面沉積第二氧化硅層，厚度為1000～6000埃。

由上述的技術方案可見，本發明實施例在銅金屬互連層的表面依次沉積第一氮化硅層和摻氮的碳化硅層NDC，作為刻蝕終止層；在所述摻氮的碳化硅層表面沉積鈍化層；圖案化所述鈍化層和刻蝕終止層，以形成與所述銅金屬互連層電性連接的焊盤或者上層金屬互連層。因為在銅金屬互連層和NDC之間加入氮化硅層，銅金屬互連層和NDC之間的粘結力大大提高，因此也有效提高了鍵合剪切力測試的通過率。

附圖說明

圖1為具有三層銅互連層的半導體器件結構示意圖。

圖2為粘附力測試現有結構模擬示意圖。

圖3為粘附力測試本發明結構模擬示意圖。

圖4為本發明金屬互連層的形成方法的流程示意圖。

圖5為本發明金屬互連層的結構示意圖。

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。