[发明专利]一种改善铜互连的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种改善铜互连的方法。

背景技术

半导体制造过程中产生的电迁移现象主要是指在电场的作用下导电离子运动造成元件或电路失效的现象，即当器件工作时，金属互连线内有一定电流通过，金属离子会沿导体产生质量的输运，其结果会使导体的某些部位产生空洞或晶须(小丘)，具体包括发生在相邻导体表面的如常见的银离子迁移和发生在金属导体内部的金属化电子迁移。电迁移现象容易导致器件失效，例如造成器件短路、断路或者器件的参数退化等。

现有技术中，在45/40nm和32/28nm工艺制程内，普遍采用铜合金种子层的方法来改善电迁移现象，这种方法的优点在于制作工艺简单，无需增加额外的工艺步骤，且对整个工艺流程没有影响。但是采用铜合金种子层的方法改善电迁移现象，由于其中合金元素的加入，从而会影响合金元素在铜导线中的再分配，导致整个铜导线的电阻增大。

中国专利(CN103295958A)公开了一种制备铜种子层的方法。该技术方案在使用传统工艺中制备完成铜种子层后，继续进行一除气工艺，可使通孔处沉积的铜流入通孔底部，然后再沉积一较薄的铜种子层，从而降低填充的深宽比，进而提高填充种子层底部的覆盖性，减少后续铜电镀时出现孔隙的几率，进而提高产品性能和良率。上述技术方案仅涉及如何制备铜种子层，并未提及如何解决铜种子层中掺杂合金元素，因此无法解决现有技术中存在的问题。

中国专利(CN101573787)公开了一种采用铜填充工艺来填充沟槽(12)的镶嵌工艺。铜填充(20)开始于包括铜和钛的沉积种子层(52)。在铜填充工艺中，一些钛迁移至表面。在氮气环境下对该结构进行退火，这在铜填充(20)的表面上产生自对准的TiN阻挡(24)。可以在同一退火工艺中产生空气间隙(26)。该工艺可以被用来形成多层结构。上述技术方案仅涉及如何采用种子层形成多层结构，并不能解决现有技术中存在的问题。

发明内容

根据现有技术中存在的问题，现提供一种改善铜互连的方法，具体包括：

一种改善铜互连的方法，适用于制作铜导线的工艺中，其中，具体包括：

步骤1，在所述铜导线上自下而上依次沉积第一介电阻挡层、介电层以及硬掩膜层；

步骤2，以所述硬掩膜层形成一具有凹槽结构的种子层；

步骤3，通过化学机械抛光工艺去除所述硬掩膜层；

步骤4，在所述种子层上沉积一第二介电阻挡层；

所述第二介电阻挡层为一含氧介电阻挡层。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述步骤2具体包括；

步骤21，通过光刻和蚀刻形成一凹槽结构；

步骤22.通过物理气相沉积工艺在所述凹槽结构上形成一阻挡层；

步骤23，通过物理气相沉积工艺在所述阻挡层上形成所述种子层；

步骤24，对所述种子层进行电镀铜。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述步骤2中，所述种子层为铜锰合金种子层。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述第二介电阻挡层的厚度小于150埃。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述第二介电阻挡层的厚度小于50埃。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述第二介电阻挡层内包括氮氧化硅，或者碳氧化硅，或者二氧化硅。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，沉积所述第二介电阻挡层的温度不高于400℃。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，在同一个半导体设备中沉积所述第一介电阻挡层和所述第二介电阻挡层；

所述半导体设备中包括第一反应腔室和第二反应腔室；

在所述第一反应腔室内沉积所述第一介电阻挡层，在所述第二反应腔室内沉积所述第二介电阻挡层。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，在同一个半导体设备中沉积所述第一介电阻挡层和所述第二介电阻挡层；

所述半导体设备中包括第三反应腔室；

在所述第三反应腔室中依次沉积所述第一介电阻挡层和所述第二介电阻挡层。

优选的，该改善铜互连的方法，其中，所述第二介电阻挡层中的含氧量为10％-50％。

上述技术方案的有益效果是：采用含氧阻挡层覆盖种子层，能够用氧元素作为驱动力将金属元素驱赶至铜导线的上表面，从而不影响铜导线中金属元素的再分配，降低铜导线的电阻。结构改进简单，制造成本低。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，一种改善铜互连的方法的流程示意图；