[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种改善铜种子层形态的方法。

背景技术

在金属互连工艺中，通常采用电镀工艺在形成的沟槽和通孔中填充铜金属作为互连材料，这是因为相比铝金属而言，铜金属具有较低的电阻率和较为理想的电迁移特性。

现有工艺中，通常采用双大马士革工艺形成用于填充铜金属的沟槽和通孔：如图1所示，用于填充铜金属的沟槽和通孔104连接蚀刻停止层101下方的有源器件层或者下层互连金属层100，所述层间介电层102上形成有硬掩膜层103，所述硬掩膜层103通常由自下而上依次层叠的致密低κ介电层、钝化层和金属硬掩膜层构成，其作用在于在形成所述通孔之前形成用于蚀刻所述沟槽的图案；所述沟槽和通孔104的侧壁上依次形成有铜扩散阻挡层（图中未示出）和铜种子层105，由于所述铜种子层105是通过溅射工艺直接沉积在所述铜扩散阻挡层上的，因此，位于所述沟槽和通孔104的侧壁的上部（主要是所述硬掩膜层103的侧壁所在的位置）的铜种子层105通常会出现悬垂突出106，进而影响后续电镀铜金属的实施。

因此，需要提出一种方法，使形成的铜种子层不发生所述悬垂突出现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成蚀刻停止层、层间介电层和硬掩膜层，所述硬掩膜层由自下而上依次层叠的致密低κ介电层、SiC层和金属硬掩膜层构成；在所述金属硬掩膜层中形成用于蚀刻沟槽的图形，以露出所述SiC层；采用氧等离子体处理所述露出的SiC层；执行一湿法清洗过程，以去除经过所述氧等离子体处理的SiC层；在所述层间介电层中形成用于填充铜金属的沟槽和通孔；执行另一湿法清洗过程，以去除所述金属硬掩膜层；在所述沟槽和通孔的侧壁及底部形成铜种子层。

进一步，所述SiC层的厚度为20-500埃。

进一步，所述金属硬掩膜层的构成材料为TiN、BN、AlN或者其任意的组合。

进一步，所述蚀刻停止层的材料为SiCN、SiC、SiN或BN。

进一步，所述层间介电层的构成材料为具有低k/超低k值的材料。

进一步，所述氧等离子体处理的工艺参数包括：功率100-2000W，压力0.1-100mtorr，氧的流量100-3000sccm。

进一步，所述湿法清洗的清洗液是浓度为1:1000-1:100的稀释的氢氟酸。

进一步，所述另一湿法清洗的清洗液为HCl或H₂SO₄。

进一步，形成所述铜种子层之前，还包括在所述沟槽和通孔的侧壁及底部形成阻挡层的步骤。

进一步，所述阻挡层的材料为Ta/TaN或Ti/TiN。

进一步，形成所述铜种子层之后，还包括在所述沟槽和通孔中填充铜金属的步骤。

根据本发明，形成的铜种子层不发生悬垂突出现象，进而改善后续电镀铜金属的工艺窗口。

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。

附图中：

图1为采用现有工艺在用于填充铜金属的沟槽和通孔的侧壁上形成的铜种子层发生悬垂突出现象的示意性剖面图；

图2A-图2F为本发明提出的改善铜种子层形态的方法的各步骤的示意性剖面图；

图3为本发明提出的改善铜种子层形态的方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的改善铜种子层形态的方法。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

下面，参照图2A-图2F和图3来描述本发明提出的改善铜种子层形态的方法的详细步骤。