一种改善电迁移特性的方法技术

本发明专利技术提供一种改善电迁移特性的方法，属于半导体制造技术领域，具体包括步骤1，在铜导线上自下而上依次形成介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层；步骤2，以硬掩膜层为基础刻蚀形成一具有凹槽结构的种子层，种子层中掺杂有金属元素；步骤3，通过化学机械抛光去除硬掩膜层；步骤4，采用氧化性气体对种子层进行氧化性退火处理；步骤5，采用惰性气体对种子层进行扩散性退火处理；步骤6，采用还原性气体对种子层进行还原性退火处理；步骤7，在种子层上加设介质阻挡层。上述技术方案的有益效果是：将种子层中的合金元素扩散到铜导线的上表面，改善电迁移的特性，降低铜导线的电阻，结构制作工艺简单，无需增加太多工艺步骤，制作成本较低。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，属于半导体制造
，具体包括步骤1，在铜导线上自下而上依次形成介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层；步骤2，以硬掩膜层为基础刻蚀形成一具有凹槽结构的种子层，种子层中掺杂有金属元素；步骤3，通过化学机械抛光去除硬掩膜层；步骤4，采用氧化性气体对种子层进行氧化性退火处理；步骤5，采用惰性气体对种子层进行扩散性退火处理；步骤6，采用还原性气体对种子层进行还原性退火处理；步骤7，在种子层上加设介质阻挡层。上述技术方案的有益效果是：将种子层中的合金元素扩散到铜导线的上表面，改善电迁移的特性，降低铜导线的电阻，结构制作工艺简单，无需增加太多工艺步骤，制作成本较低。【专利说明】
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种改善电迀移特性的方法。
技术介绍
半导体制造过程中产生的电迀移现象主要是指在电场的作用下导电离子运动造成元件或电路失效的现象，即当器件工作时，金属互连线内有一定电流通过，金属离子会沿导体产生质量的输运，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须(小丘)，具体包括发生在相邻导体表面的如常见的银离子迀移和发生在金属导体内部的金属化电子迀移。电迀移现象容易导致器件失效，例如造成器件短路、断路或者器件的参数退化等。 现有技术中，在45/40nm以及32/28nm工艺制程内，普遍采用铜合金种子层的方法来改善电迀移现象，这种方法的优点在于制作工艺简单，无需增加额外的工艺步骤，且对整个工艺流程没有影响。但是采用铜合金种子层的方法改善电迀移现象，由于其中合金元素的加入，从而会影响合金元素在铜导线中的再分配，导致整个铜导线的电阻增大。 中国专利(CN1438362)公开了一种适用于电化学工业的带有精细种子层的钛阳极，种子沉积于钛基材之上，种子为具有纳米尺度的贵金属或贵金属化合物，种子层上可为含有贵金属元素的保护层或活化表层。在钛基层与活性涂层之间至少含有种子层。根据提高电极材料活性的研宄结果，电极材料的活性与表面的活性中心有关，在一定量的活性物质条件下，活性中心密度越高，则电极活性越高。上述技术方案并未涉及如何处理种子层中的渗透元素，因此无法解决现有技术中存在的问题。 中国专利(CN101911264A)公开了一种电子构件，是在基材上形成有作为ULSI微细铜配线的阻挡层兼种子层使用的钨与贵金属的合金薄膜的电子构件，该合金薄膜的组成是鹤为60原子％以上、贵金属为5原子％?40原子％。作为所述贵金属，优选是选自钼、金、银、钯中的1种或2种以上的金属。上述技术方案仅公开了阻挡层兼种子层使用的电子构件的组成部分，并不能解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种改善电迀移特性的方法 本专利技术解决技术问题所采用的技术方案为: 一种改善电迀移特性的方法，适用于制作铜导线的铜互连工艺中，其中，具体包括: 步骤1，在所述铜导线上自下而上依次形成介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层； 步骤2，以所述硬掩膜层为基础刻蚀形成一具有凹槽结构的种子层，所述种子层中掺杂有金属元素； 步骤3，通过化学机械抛光去除所述硬掩膜层； 步骤4，采用氧化性气体对所述种子层进行氧化性退火处理； 步骤5，采用惰性气体对所述种子层进行扩散性退火处理； 步骤6，采用还原性气体对所述种子层进行还原性退火处理； 步骤7，在所述种子层上加设一层介电阻挡层。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，所述种子层为铜合金种子层。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，所述步骤2进一步包括: 步骤21，通过光刻和蚀刻形成一凹槽结构； 步骤22，通过物理气相沉积工艺，在所述凹槽结构上形成一阻挡层； 步骤23，通过物理气相沉积工艺在所述阻挡层上形成所述种子层； 步骤24，对所述种子层进行电镀铜。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，所述步骤5中，同时对所述种子层进行等离子体处理。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，所述氧化性退火处理、所述扩散性退火处理和所述还原性退火处理的退火处理温度均不高于400°C。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，所述等离子处理的处理温度与室温相同。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其特征在于，所述步骤6中，当完成所述还原性退火处理后，返回所述步骤4;直至被驱赶至所述铜导线的上表面的所述金属元素与所有所述金属元素的比例大于一预设数值时，转至所述步骤7。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其特征在于，所述预设数值为50%。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，在同一个半导体设备中完成所述氧化性退火处理、所述扩散性退火处理和所述还原性退火处理； 所述半导体设备中包括多个第一反应腔室，所述氧化性退火处理、所述扩散性退火处理和所述还原性退火处理分别于对应的一个所述第一反应腔室内进行。 优选的，该改善电迀移特性的方法，其中，在同一个半导体设备中完成所述氧化性退火处理、所述扩散性退火处理和所述还原性退火处理； 所述半导体设备中包括一第二反应腔室，所述第二反应腔室内设置有一气体输送装置，以及与所述气体输送装置连接的一气体切换装置: 当进行所述氧化性退火处理时，所述气体切换装置将所述气体输送装置切换成向所述第二反应腔室内输送氧化性气体的工作状态； 当进行所述扩散性退火处理时，所述气体切换装置将所述气体输送装置切换成向所述第二反应腔室内输送惰性气体的工作状态； 当进行所述还原性退火处理时，所述气体切换装置将所述气体输送装置切换成向所述第二反应腔室内输送还原性气体的工作状态。 上述技术方案具有如下优点或有益效果: 通过本专利技术的方法能够将种子层中的合金元素扩散到铜导线的上表面，从而改善电迀移的特性，显著降低铜导线本身的电阻，整个结构制作工艺简单，无需增加太多额外的工艺步骤，制作成本较低。 【专利附图】【附图说明】 参考所附附图，以更加充分的描述本专利技术的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本专利技术范围的限制。 图1是本专利技术的较佳的实施例中，一种改善电迀移特性的方法的流程示意图； 图2-3是本专利技术的较佳的实施例中，一种应用改善电迀移特性的方法制作的铜互连结构； 图4是本专利技术的较佳的实施例中，基于图1的基础上对其中凹槽部分进行处理的流程示意图。 【具体实施方式】 本专利技术提供一种TEM样品再制备的方法，可应用于技术节点为45/40nm和32/28nm的工艺中。 本专利技术的改善电迀移特性的方法主要适用于采用铜合金种子层改善铜导线电迀移特性的情况。 本专利技术的核心思想是通过在铜导线的上表面有目的地增加氧元素的含量，以为种子层中合金元素的驱动能量，充分驱动合金元素扩散到铜导线的上表面，从而达到降低铜导线电阻的目的。 下面结合附图对本专利技术方法进行详细说明。 本专利技术的较佳的实施例中，一种改善电迀移特性的方法，其步骤如图1所示，具体包括: 步骤1，在铜导线上自下而上依次形成介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层； 本专利技术的较佳的实施例中，如图2-3所示，首先沉积一层介电阻挡层1 (Dielectric Barrier，DB)，随后在介电阻挡层1上形成一介电层2。本专利技术的较佳的实施例中，该介电层2为超低介电系数层(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善电迁移特性的方法，适用于制作铜导线的铜互连工艺中，其特征在于，具体包括：步骤1，在所述铜导线上自下而上依次形成介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层；步骤2，以所述硬掩膜层为基础刻蚀形成一具有凹槽结构的种子层，所述种子层中掺杂有金属元素；步骤3，通过化学机械抛光去除所述硬掩膜层；步骤4，采用氧化性气体对所述种子层进行氧化性退火处理；步骤5，采用惰性气体对所述种子层进行扩散性退火处理；步骤6，采用还原性气体对所述种子层进行还原性退火处理；步骤7，在所述种子层上加设一层介电阻挡层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍宇，周军，朱亚丹，曾真，钟斌，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31