[发明专利]改善顶层金属互联层表面缺陷的工艺方法

说明书

本发明提供了一种改善顶层金属互联层表面缺陷的工艺方法，包括：在半导体器件的前道结构上形成顶层金属互联层，所述顶层金属互联层覆盖所述前道结构的表面并延伸至所述前道结构中；去除所述前道结构的表面覆盖的所述顶层金属互联层；在所述前道结构上形成第一薄膜，所述第一薄膜覆盖所述前道结构及所述顶层金属互联层；对所述半导体器件进行电性测试；在所述第一薄膜上形成第二薄膜，所述第二薄膜的厚度大于所述第一薄膜的厚度，所述第二薄膜的应力值小于所述第一薄膜的应力值；在所述第二薄膜上形成第三薄膜，所述第三薄膜厚度与应力与所述第二薄膜的厚度与应力均不同。本发明改善了现有技术中顶层金属互联层受热后在顶层金属互联层表面形成缺陷的问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种改善顶层金属互联层表面缺陷的工艺方法。

背景技术

大马士革工艺是目前IC制造中的金属互连结构的主要工艺，随着集成电路特征尺寸的进一步缩小，金属互连工艺中的互连金属已由铝转变为铜，因为铜具有更低的电阻率和较高的抗迁移率，具有很高的性价比，深受青睐。在大马士革工艺中，在介质层中刻蚀形成沟槽，然后先在沟槽上形成一层防止铜迁移的阻挡层，随后在沟槽中进行铜金属填充以形成铜顶层金属互联层，在铜填充过程中，铜金属受热会发生膨胀，同时沟槽中的铜顶层金属互联层会受到来自沟槽三面的阻挡力，沟槽中的铜顶层金属互联层只能单面膨胀，此时铜的金属晶键挤压，使得沟槽上的局部的铜金属海拔高于铜顶层金属互联层表面，最终形成类似于“小丘状”的缺陷。在后续堆栈式工艺中，需要将两个芯片堆栈连接到一起，若存在类似于“小丘状”的缺陷，会导致两个芯片之间的连接问题产生断路，最终造成器件良率损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善顶层金属互联层表面缺陷的工艺方法，以改善现有技术中顶层金属互联层受热后在顶层金属互联层表面形成缺陷的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种改善顶层金属互联层表面缺陷的工艺方法，包括：

在半导体器件的前道结构上形成顶层金属互联层，所述顶层金属互联层覆盖所述前道结构的表面并延伸至所述前道结构中；

去除所述前道结构的表面覆盖的所述顶层金属互联层；

在所述前道结构上形成第一薄膜，所述第一薄膜覆盖所述前道结构及所述顶层金属互联层；

对所述半导体器件进行电性测试；

在所述第一薄膜上形成第二薄膜，所述第二薄膜的厚度大于所述第一薄膜的厚度，所述第二薄膜的应力值小于所述第一薄膜的应力值；

在所述第二薄膜上形成第三薄膜，所述第三薄膜厚度与应力与所述第二薄膜的厚度与应力均不同。

可选的，所述顶层金属互联层的材料包括铜。

可选的，所述第三薄膜的厚度小于所述第二薄膜的厚度，所述第三薄膜的应力值大于所述第二薄膜的应力值。

可选的，所述第一薄膜、所述第二薄膜和所述第三薄膜的材质均为氮化物或氧化物。

可选的，所述第一薄膜的厚度为且所述第一薄膜的应力值为-600MPa～-500MPa。

可选的，所述第二薄膜的厚度为且所述第二薄膜的应力值为-400MPa～-300MPa。

可选的，所述第三薄膜的厚度为且所述第三薄膜的应力值为-1100MPa～-900MPa。

可选的，在去除所述前道结构的表面覆盖的所述顶层金属互联层前，对所述顶层金属互联层进行退火。

可选的，所述退火包括快速热退火或自退火。

可选的，采用化学机械研磨或干法刻蚀去除所述前道结构的表面覆盖的所述顶层金属互联层。