[發(fā)明專利]電鍍銅填充工藝方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011056561.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112201617A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊杰;陳建勛;蔡旻錞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種電鍍銅填充工藝方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、形成開(kāi)口圖形；

步驟二、形成銅籽晶層，所述銅籽晶層覆蓋在所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)表面并延伸到所述開(kāi)口外部的表面上，在所述開(kāi)口的頂角處形成有由所述銅籽晶層向所述開(kāi)口內(nèi)部突出形成的懸垂物；

步驟三、對(duì)所述銅籽晶層進(jìn)行退火回流處理，使所述開(kāi)口頂角的懸垂物減少或消失，以提高后續(xù)電鍍銅工藝的填充能力；

步驟四、在形成所述銅籽晶層到下一步的電鍍銅工藝之間具有等待時(shí)間，在所述等待時(shí)間范圍內(nèi)，所述銅籽晶層的表面會(huì)被氧化形成氧化銅；

步驟五、在進(jìn)行所述電鍍銅工藝之前增加一步還原工藝，之后再進(jìn)行所述電鍍銅工藝將銅層填充到所述開(kāi)口中；所述還原工藝將所述銅籽晶層表面的氧化銅還原成銅，以消除在所述電鍍銅工藝時(shí)在所述銅籽晶層表面具有氧化銅并使所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)表面各位置的所述銅籽晶層的厚度得到保持。

2.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：在步驟二中形成所述銅籽晶層之前還包括形成銅擴(kuò)散阻擋層的步驟，所述銅擴(kuò)散阻擋層形成在所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)表面，所述銅籽晶層形成在所述銅擴(kuò)散阻擋層的表面。

3.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：采用物理氣相沉積工藝方法形成所述銅籽晶層。

4.如權(quán)利要求2所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：采用物理氣相沉積工藝方法形成所述銅擴(kuò)散阻擋層。

5.如權(quán)利要求2所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述銅擴(kuò)散阻擋層的材料包括Ta或TaN。

6.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：步驟四中的所述還原工藝采用氨水處理。

7.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：步驟一中的所述開(kāi)口為溝槽或者為通孔開(kāi)口。

8.如權(quán)利要求7所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：步驟一中所述開(kāi)口形成在所述層間膜中。

9.如權(quán)利要求8所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：步驟二中所述銅籽晶層還延伸到所述開(kāi)口區(qū)域外的所述層間膜表面上；

步驟五中填充的所述銅層還延伸到所述開(kāi)口外的所述層間膜的表面上，在步驟五之后還包括進(jìn)行銅的化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述開(kāi)口外的所述層間膜表面上的所述銅層去除以及將所述開(kāi)口區(qū)域的所述銅層表面研磨到和所述層間膜表面相平。

10.如權(quán)利要求9所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述層間膜包括多層，由填充于所述層間膜的所述溝槽中的所述銅層作為正面金屬連線，通孔由填充于所述層間膜的所述通孔開(kāi)口中銅形成。

11.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：步驟五中所述電鍍銅工藝采用酸性溶液。

12.如權(quán)利要求11所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述電鍍銅工藝采用的酸性溶液包括硫酸。

13.如權(quán)利要求10所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述層間膜的材料為氧化層或介電常數(shù)低于所述氧化層的介質(zhì)層。

14.如權(quán)利要求10所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：最底層所述層間膜形成于半導(dǎo)體襯底表面，最底層所述層間膜中形成的所述正面金屬連線通過(guò)所述通孔連接底部的摻雜區(qū)；

最底層之上的各層所述層間膜分別形成于已經(jīng)形成有所述正面金屬連線的前一層的所述層間膜之上。

15.如權(quán)利要求1所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。

16.如權(quán)利要求7所述的電鍍銅填充工藝方法，其特征在于：所述開(kāi)口應(yīng)用于22nm、20nm以及16nm以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝中。