铜互连层的制造方法技术

本发明专利技术提供一种铜互连层的制造方法，包括提供基底，所述基底上形成有铜互连通槽；在所述铜互连通槽内以及所述基底上形成铜互连层；在所述铜互连层上形成应力层；进行热退火工艺，以对所述铜互连层进行修复；去除所述应力层及所述基底上的铜互连层。本发明专利技术所述铜互连层的制造方法通过在覆盖铜互连层之后覆盖应力层，并进行热退火工艺，使应力层产生压应力，作用于铜互连层上，对铜互连层在覆盖过程中产生的凸起、孔洞等异常缺陷进行修复，从而提高铜互连层的电连特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及一种。
技术介绍
铜互连是目前超大规模集成电路中的主流互连技术，而电镀铜是铜互连中的关键工艺之一。铜互连工艺最早在1997年9月由IBM提出来的，被称为是镶嵌工艺(也称大马士革)，是指在半导体集成电路互连层的制作中采用铜金属材料取代传统铝金属互连材料的新型半导体制造工艺技术。由于铜的导电率大大高于铝，采用铜互连线可以降低互连层的厚度，使得互连层间的分布电容降低，从而使频率提高成为可能。另外，在器件密度进一步增加的情况下还会出现由电子迁移引发的可靠性问题，而铜在这方面比铝也有很强的优越性。因此铜互连层在半导体器件中得到了越来越广泛的应用。图1为现有技术中半导体器件中铜互连层的制造过程中的结构示意图，如图1所示，其形成工艺步骤包括:首先在一基底10上沉积层间介质层12，接着，利用光刻和刻蚀工艺，在层间介质层12中形成铜互连通槽，接着在铜互连沟槽中依次形成阻挡层14和铜互连层16，其中阻挡层14 一方面用于阻挡铜互连层16渗入基底10中引起器件短路，另一方便能够使铜互连层16更好地附着，铜互连层16通常采用电镀的方法形成，在形成铜互连层16的过程中，由于工艺中电流密度变化、电镀液浓度变化、以及铜互连沟槽深宽比较大等因素影响，铜互连层16中会出现如图1所示的凸起(hillock)、孔洞(Hole)等缺陷，影响铜互连层16的电连特性，甚至引起器件断路等严重问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减小铜互连层缺陷的半导体器件的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种，包括以下步骤:提供基底，所述基底上形成有铜互连通槽；在所述铜互连通槽内以及所述基底上形成铜互连层；在所述铜互连层上形成应力层；进行热退火工艺，以对所述铜互连层进行修复；去除所述应力层及所述基底上的铜互连层。进一步的，所述应力层为氮化钛、氮化钽、钽或钛中的一种或其组合。进一步的，所述应力层采用化学气相沉积或物理气相沉积法形成。进一步的，所述应力层的厚度为IOnm 150nm。进一步的，在进行热退火工艺中，热退火温度为200°C 600°C。进一步的，采用湿法刻蚀或干法刻蚀去除应力层，采用化学机械研磨法去除基底上的铜互连层。进一步的，所述湿法刻蚀的刻蚀物质包括氟化氢、硫酸和双氧水。进一步的，所述干法刻蚀的刻蚀物质包括甲烷、氦气及氯气。进一步的，所述应力层和所述基底上的铜互连层均采用化学机械研磨法去除。进一步的，在覆盖铜互连层和应力层的步骤之间，还包括在所述铜互连层上形成阻挡层的步骤，所述阻挡层的材质为钛、钽、氮化钛或氮化钽中的一种或其组合。综上所述，本专利技术所述通过在覆盖铜互连层之后覆盖应力层，通过热退火工艺，使应力层产生压应力，作用于铜互连层上，对铜互连层在覆盖过程中产生的凸起、孔洞等异常缺陷进行修复，从而提高铜互连层的电连特性。附图说明图1为现有技术中半导体器件中铜互连层的制造过程中的结构示意图。图2为本专利技术一实施例中的流程示意图。图3 图8为本专利技术一实施例中的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本专利技术的限定。图2为本专利技术一实施例中的流程示意图。所述，包括:步骤SOl:提供基底，所述基底上形成有铜互连通槽；步骤S02:在所述铜互连通槽内以及所述基底上形成铜互连层；步骤S03:在所述铜互连层上形成应力层；步骤S04:进行热退火工艺，以使应力层产生应力作用于所述铜互连层上，对所述铜互连层进行修复；步骤S05:去除所述应力层及所述基底上的铜互连层。图3 图8为本专利技术一实施例中半导体器件中铜互连层的制造过程中的结构示意图。以下结合图2 图7，详细说明本专利技术器件中铜互连层的制造过程。如图3和图4所示，在步骤SOl中，提供基底100，所述基底100上形成有铜互连通槽200 ;所述基底100可以为具有有源电路的半导体衬底(图中未标不)、或者为还可以是前一层铜互连层。在所述基底100上形成当前铜互连层的过程包括:首先在基底100上沉积层间介质层102，接着利用光刻和刻蚀工艺，在层间介质层102中形成铜互连通槽200，所述铜互连沟槽200的结构可以例如为图3所示或为图4所示，其中图4中铜互连沟槽200可用于双镶嵌金属互连结构，包括上部截面较宽的沟槽和下部截面较窄的沟槽，下部截面较窄的沟槽在后续填充形成铜互连层中的金属通孔插塞。为描述简要清晰，以下形成过程以图3所示的铜互连沟槽200为例。可以理解的是，在其他形状的铜互连沟槽200中形成铜互连层均在本专利技术的思想范围之内。如图5所示,在步骤S02中，在所述铜互连通槽200内以及所述基底100上形成铜互连层106，在覆盖铜互连层106之前，还可以在所述通槽中形成阻挡层104，阻挡层104的材质可以为钛、钽、氮化钛或氮化钽中的一种或其组合，所述阻挡层104 —方面用于阻挡后续形成铜互连层渗入基底100中引起器件短路，另一方便能够使铜互连层更好地附着形成；然后，利用电镀的方法覆盖铜互连层106，覆盖于基底100并填充图3所示的铜互连通槽 200。本专利技术的关键步骤在于步骤S03至步骤S05。如图6所示，在步骤S03中，在所述铜互连层106上覆盖应力层108，所述应力层108较佳的厚度为IOnm 150nm，所述应力层108的材质可以为氮化钛、氮化钽、钽或钛中的一种或其组合，上述材质和厚度能够使应力层108产生足够的应力作用于铜互连层106上，以修复铜互连层106的缺陷。其中所述应力层108可以采用化学气相沉积或物理气相沉积法形成，采用钛、钽材质的应力层108可以采用溅射的方法形成于所述铜互连层108上；采用氮化钛或氮化钽的应力层108可以将钛源或钽源与通入的氮气反应形成氮化钛或氮化钽，并沉积于所述铜互连层106之上，即形成应力层108。在步骤S04中，进行热退火工艺，以使应力层108产生应力作用于所述铜互连层106上；其中热退火温度较佳的范围为200°C 600°C，在该温度范围下，使应力层108能够产生应力作用，并且避免了温度过高损伤基底100中的器件结构。在形成铜互连层106的过程中，常常会形成如图5所示的凸起、孔洞等缺陷，而在本专利技术的热退火过程中，应力层108产生压应力，作用于铜互连层106上，对铜互连层106进行修复，从而减小了凸起、孔洞等缺陷，在较佳的情况下，形成如图7所示的结构。在步骤S05中，去除所述应力层108及所述基底上100的铜互连通槽200以外的铜互连层106，形成如图8所示结构。在一实施例中，去除所述应力层108可以采用湿法刻蚀或干法刻蚀去除，如图3所示的铜互连通槽以外的铜互连层106则可以采用化学机械研磨法去除，使用湿法刻蚀时，刻蚀物质可以包括氟化氢、硫酸和双氧水，使用干法刻蚀的刻蚀物质可以包括甲烷、氦气及氯气。在另一实施例中，所述应力层和所述铜互连通槽200以外的铜互连层106均采用化学机械研磨法去除，解决不同刻蚀与化学机械研磨不同工艺步骤的调换时间，提高了工艺制作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜互连层的制造方法，包括提供基底，所述基底上形成有铜互连通槽；在所述铜互连通槽内以及所述基底上形成铜互连层；在所述铜互连层上形成应力层；进行热退火工艺，以对所述铜互连层进行修复；去除所述应力层及所述基底上的铜互连层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，周俊卿，王冬江，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：