[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括：提供等待超时晶圆，所述晶圆已形成有铜种子层；采用氢气和氮气对所述铜种子层进行还原处理；先采用大颗粒等离子气体刻蚀所述铜种子层，再采用小颗粒等离子气体对所述铜种子层表面进行修复。根据本发明的制造工艺通过对种子层表面刻蚀和氢气还原联合处理的方法，可实现TSV晶圆种子层等待超时后的再利用，减少器件报废的可能性，进而提高器件的性能和良品率。

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造方法。

背景技术

硅通孔技术（TSV，Through-Silicon-Via）是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连技术。与以往的IC封装键合和使用凸点的叠加技术不同，TSV能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和低功耗的性能。

在铜互连结构的制程中，需要先采用物理气相沉积（Physical VaporDeposition，简称PVD）进行常规的铜种子层的沉积。再将形成有铜种子层的晶圆，置入电镀设备的包含有铜离子的电镀液中，一般为硫酸铜等，然后将半导体器件接阴极，电镀液接阳极，并在阴极和阳极之间通电，在电场作用下，就形成了铜互连层。

需要注意的是，由于铜种子层是在高真空的反应腔内形成的，而铜互连层则是置入常压下的电镀设备中形成的，这样就需要将形成有铜种子层的晶圆从高真空的反应腔内取出，置入常压下的电镀设备中，但是由于TSV电化学镀（Electro-Chemical Plating，ECP)设备为单电镀槽，而且晶圆向电镀设备中的传输速度慢时间长，造成晶圆的排队等待时间过长（Over Queue Time）的问题很严重，从而影响器件的良率。如果晶圆排队等待时间过长，会使晶圆表面变的粗糙，影响后续金属层的电镀，种子层不能再起到种子的作用，以至于不得不将晶圆报废。

因此，为了解决上述技术问题，有必要提出一种新的制造方法。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

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造方法，包括下列步骤：提供等待超时晶圆，所述晶圆已形成有铜种子层；采用氢气和氮气对所述铜种子层进行还原处理；先采用大颗粒等离子气体刻蚀所述铜种子层，再采用小颗粒等离子气体对所述铜种子层表面进行修复。

进一步，所述还原处理在除气腔内进行。

进一步，所述大颗粒等离子气体为氩气。

进一步，所述小颗粒等离子气体为氦气。

进一步，在高偏压功率下沉积铜层，以使铜金属的晶向转向Cu〈111〉。

进一步，在所述铜种子层上电镀形成铜层。

进一步，所述还原处理的温度为200～300℃。

进一步，所述氢气和氮气的比例为3:97～4:96。

进一步，采用第二射频功率进行所述刻蚀。

进一步，采用第一射频功率进行所述修复。

进一步，所述高偏压的功率范围为800～1000W。

进一步，在所述铜种子层上电镀形成铜层之前还包括对所述铜种子层进行表面润湿的步骤。

综上所示，根据本发明的制造工艺通过对种子层表面刻蚀和氢气还原联合处理的方法，可实现TSV晶圆种子层等待超时后的再利用，减少器件报废的可能性，进而提高器件的性能和良品率。

附图说明