铜互连工艺制造技术

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种铜互连工艺。铜互连工艺包括以下步骤：提供互连介质层，所述互连介质层中形成互连槽；沉积形成阻挡层，所述阻挡层覆盖在所述互连槽的内壁上；沉积铜金属层，所述铜金属层填充满带有所述阻挡层的互连槽中；去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽；去除所述第一凹槽位置处的阻挡层形成第二凹槽；剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层；沉积层间介质层，所述层间介质层填充满所述第二凹槽后覆盖在所述互连介质层上。在所述互连介质层上。在所述互连介质层上。

【技术实现步骤摘要】
铜互连工艺


[0001]本申请涉及半导体集成电路制造
，具体涉及一种铜互连工艺。

技术介绍

[0002]随着超大规模集成电路技术的不断发展，器件的尺寸随之不断缩小，但是电源电压不会按比例缩小，从在在互连结构中产生较大的电场，该电场强度甚至能达到本征击穿电压，这对互连结构的质量和厚度提出了更高的要求。
[0003]互连结构介质层的TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown，与时间有关介质击穿)性能表示介质层中的电场强度虽然未达到击穿程度，但随着时间的推移，介质层还是被击穿情况。这是由于施加在介质层中的电场应力随着时间的推移在介质层的缺陷处积累从而最终导致介质层击穿。
[0004]铜互连结构作为高能级材质，其在硅和介质层中具有较高的扩散性能，从而铜离子能够扩散进入介质层中造成介质层处缺陷，使得介质层的TDDB性能较差。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种铜互连工艺，可以解决相关技术中铜离子能够扩散进入介质层中造成介质层处缺陷，使得介质层的TDDB性能较差的问题。
[0006]为了解决
技术介绍
中所述的技术问题，本申请提供一种铜互连工艺，所述铜互连工艺包括以下步骤：
[0007]提供互连介质层，所述互连介质层中形成互连槽；
[0008]沉积形成阻挡层，所述阻挡层覆盖在所述互连槽的内壁上；
[0009]沉积铜金属层，所述铜金属层填充满带有所述阻挡层的互连槽中；
[0010]去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽；
[0011]去除所述第一凹槽位置处的阻挡层形成第二凹槽；
[0012]剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层；
[0013]沉积层间介质层，所述层间介质层填充满所述第二凹槽后覆盖在所述互连介质层上。
[0014]可选地，所述剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层的步骤中所述氧化层向两侧延伸覆盖在剩余的阻挡层的顶端。
[0015]可选地，所述第一凹槽的深度为所述上层低介电系数介质层厚度的六分之一至四分之一。
[0016]可选地，所述去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽的步骤可以采用化学机械研磨工艺、湿法刻蚀工艺或者干法刻蚀工艺中的任意一种或多种工艺去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽。
[0017]可选地，湿法刻蚀工艺去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽的步骤包括：
[0018]采用酸性刻蚀液与所述铜金属层的上部反应，去除所述铜金属层的上部形成第一
凹槽。
[0019]可选地，所述酸性刻蚀液包括氯化氢和双氧水。
[0020]可选地，所述去除所述第一凹槽位置处的阻挡层形成第二凹槽的步骤包括：
[0021]先使用SC1溶液所述阻挡层反应，去除所述第一凹槽位置处的阻挡层；
[0022]再使用SPM溶液清洗去除反应生成物，形成第二凹槽；
[0023]最后用去离子水冲洗所述第二凹槽。
[0024]可选地，所述剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层的步骤中形成的氧化铜层的厚度为200埃至500埃。
[0025]本申请技术方案，至少包括如下优点：本申请通过先去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽，再去除所述第一凹槽位置处的阻挡层形成第二凹槽，然后剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层，再沉积层间介质层，所述层间介质层填充满所述第二凹槽后覆盖在所述互连介质层上形成的填充满所述第二凹槽后覆盖在所述互连介质层的层间介质层能够平衡铜金属层顶角处的电场，避免铜离子扩散至互连介质层中。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1示出了本申请一实施例提供的铜互连工艺流程图；
[0028]图2示出了步骤S3完成后的器件剖视结构示意图；
[0029]图3示出了步骤S4完成后的器件剖视结构示意图；
[0030]图4示出了步骤S5完成后的器件剖视结构示意图；
[0031]图5示出步骤S6完成后的器件剖视结构示意图；
[0032]图6示出了步骤S7完成后的器件剖视结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0035]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可
以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0036]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0037]图1示出了本申请一实施例提供的铜互连工艺流程图，从图1中可以看出，该铜互连工艺包括以下步骤：
[0038]步骤S1：提供互连介质层，所述互连介质层中形成互连槽。
[0039]步骤S2：沉积形成阻挡层，所述阻挡层覆盖在所述互连槽的内壁上。
[0040]步骤S3：沉积铜金属层，所述铜金属层填充满带有所述阻挡层的互连槽中。
[0041]参照图2，其示出了步骤S3完成后的器件剖视结构示意图，从图2中可以看出互连槽在该互连介质层100中延伸，阻挡层200覆盖在互连槽的内表面上，带有阻挡层200的互连槽中填充满铜金属层300。
[0042]示例性地，该互连介质层100包括下层低介电系数介质层110、上层低介电系数介质层120和位于下层低介电系数介质层110和上层低介电系数介质层120之间的层间介质层130。其中该下层低介电系数介质层110和上层低介电系数介质层120的材质可以为碳硅氢氧化物SiCOH，该层间介质层130的材质为掺碳氮化硅SiCN。该阻挡层200的材质为钽或氮化钽。
[0043]步骤S4：去除所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜互连工艺，其特征在于，所述铜互连工艺包括以下步骤：提供互连介质层，所述互连介质层中形成互连槽；沉积形成阻挡层，所述阻挡层覆盖在所述互连槽的内壁上；沉积铜金属层，所述铜金属层填充满带有所述阻挡层的互连槽中；去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽；去除所述第一凹槽位置处的阻挡层形成第二凹槽；剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层；沉积层间介质层，所述层间介质层填充满所述第二凹槽后覆盖在所述互连介质层上。2.如权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，所述剩余铜金属层的上表面被氧化形成氧化铜层的步骤中所述氧化层向两侧延伸覆盖在剩余的阻挡层的顶端。3.如权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，所述第一凹槽的深度为所述上层低介电系数介质层厚度的六分之一至四分之一。4.如权利要求1所述的铜互连工艺，其特征在于，所述去除所述铜金属层的上部形成第一凹槽的步骤可以采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亚川，郭振强，黄鹏，姜慧琴，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：