[发明专利]半导体器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种半导体器件的制作方法。

背景技术

随着集成电路的集成度不断提高，半导体器件尺寸不断缩小使得RC延迟成为制约集成电路性能进一步提高的关键性因素。为了降低RC延迟，通常采用低介电常数材料作为介电层。目前，较常用的作为介电层的低介电常数材料包括掺杂碳的（carbon-doped）氧化硅、氟硅玻璃（FSG）、碳氧化硅（silicon oxycarbide）、SiCOH类介电材料、掺杂氟的氧化硅、旋涂玻璃、黑钻石（BD）等等。

图1为现有的具有金属互连线的半导体器件的剖视图。如图1所示，在半导体衬底100上形成有介电层101以及镶嵌在介电层101中的金属互连线102。在介电层101和金属互连线102上形成有盖帽层103。盖帽层103不但可以防止金属互连线102受到后续工艺或外部环境的污染，而且还可以用作后续工艺的刻蚀停止层。此外，当金属互连线102的材料为铜时，盖帽层103还可以作为防止铜扩散的扩散阻挡层。由于RC延迟对半导体器件的影响，盖帽层103通常也会选择使用低介电常数材料来形成。盖帽层103可以使用碳掺杂的氧化硅，其包括硅、碳、氢和氧（称为SiCOH），或者碳掺杂的氮化硅，其包括硅、碳和氮（称为SiCN）等，上述材料的介电常数可以低至4以下。

使用上述介电常数较低的介电材料来形成盖帽层103虽然能够有效地降低RC延迟，但是却降低了其对潮气以及氧气的阻挡能力。潮气或氧气渗透到金属互连线102中会加剧金属互连线102内的电迁移（Electro Migration，EM）现象。电迁移是由于电子按电流的方向推移金属原子所引起的，且推移速度由电流密度决定。众所周知，电迁移是影响金属互连线的可靠性的重要因素之一，电迁移可能导致金属互连线减薄，并使其电阻率增大，更严重的还可能使铜互连结构断裂。此外，为了进一步降低介电常数，研究方向之一是增加介电材料中的孔隙率，可以想象，这样将导致盖帽层103对潮气和氧气的阻挡能力进一步降低，从而使得由盖帽层103所覆盖的金属互连线102内的电迁移（Electro Migration，EM）现象更严重化，而严重缩短金属互连线102的电迁移寿命，影响半导体器件的可靠性。

因此，需要一种半导体器件的制作方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种半导体器件的制作方法，包括：a）提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有介电层以及镶嵌在所述介电层中的金属互连线；b）在所述金属互连线和所述介电层上形成超薄的氮化硅层；c）在所述氮化硅层上形成盖帽层。

优选地，所述方法在所述b）步骤之后还包括对所述氮化硅层进行氮化处理，以减少所述氮化硅层中的氢键和悬挂键。

优选地，所述氮化处理是使用氮源气体的等离子体对所述氮化硅层进行处理的。

优选地，所述氮源气体为氨气。

优选地，所述方法在所述a）步骤之后还包括执行预清洗工艺。

优选地，所述预清洗工艺使用氨气的等离子体。

优选地，所述氮化硅层的厚度小于等于3nm。

优选地，形成所述氮化硅层的气体包括氨气和硅烷。

优选地，所述盖帽层为富碳的碳氮化硅层。

优选地，形成所述富碳的碳氮化硅层的气体包括氨气和三甲基硅烷。

本发明通过在金属互连线与盖帽层之间形成超薄的氮化硅层，由于氮化硅层具有良好的密封性，因此可以很好地阻挡潮气和氧气，抑制电迁移现象，延长金属互连线的电迁移寿命，并且还能防止金属原子向周围器件扩散，保证了金属互连线以及整个半导体器件的可靠性。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为现有的具有金属互连线的半导体器件的剖视图；

图2A-2D为根据本发明一个实施方式制作半导体器件的工艺流程中各步骤所获得的器件的剖视图。

具体实施方式

接下来，将结合附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。