[发明专利]避免金属布线制程中晶圆边界剥离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种避免晶圆边界剥离的方法，尤其是，避免形成金属布线结构的过程中晶圆边界剥离的方法。

背景技术

通常，半导体制程是用淀积工艺、光刻工艺、刻蚀工艺等在硅晶圆上形成集成电路的器件。在器件的制作过程中，晶圆的边界大约3mm的宽度一般是不用于形成集成电路器件的，如附图1所示，为一晶圆，晶圆边界1一般不用于制作器件。

但是，在半导体器件的制作过程中，需要沉积若干金属层及介电层，这些介电层和金属层正常情况下也会被沉积在晶圆边界1，通常在后续制程例如进行金属沉积、化学机械研磨或者退火等步骤时，容易从半导体晶圆表面剥离，这些剥离的颗粒会造成半导体晶圆的污染，因此，必须及时清除晶圆边界1沉积的金属层、介电层等。例如申请号为01139857的中国专利申请文件公开一种去除晶圆的圆周边缘介电层的方法，以防止介电层污染半导体晶圆，所述方法是采用刀具去除晶圆的圆周边缘介电层。

在半导体制程中，为了连接各个器件构成集成电路，通常使用具有相对高导电率的金属材料进行布线。由于金属铜具有低电阻、高电子迁移阻抗等特点，且对于应力的释放能力也相对良好，因此成为目前较为常用的布线材料。但是铜却很容易扩散至一般绝缘材料中，造成铜的腐蚀，进而导致附着力的降低、分层(delamination)的出现、孔洞的形成与电路的电性失常等缺点，所以在大部分形成金属铜布线的结构例如镶嵌和双镶嵌结构中，都会在铜和绝缘层之间形成扩散阻挡层以减少上述缺陷的发生。所述的扩散阻挡层目前较多是由一扩散阻挡材料材质以及至少一反应气体组成的化合物，该扩散阻挡材料是选自钛(Ti)、钽(Ta)、钨、钌(Ru)、锆(Zr)、铪(Hf)、钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)以及钼(Mo)等成分，且该反应气体包含氧、氮或碳中至少一种。

在金属布线制程中，形成扩散阻挡层后，发现晶圆边界发生大量的剥离现象，如附图2A至2D所示，为晶圆边界剥落的大量污染物散落在晶圆上的放大图。研究发现，这是由于在晶圆边界形成扩散阻挡层的金属材料与晶圆衬底的硅直接接触、而形成扩散阻挡层的金属材料与晶圆衬底的硅之间的应力较大造成的。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术在形成金属布线结构的制程中、尤其是形成金属布线结构的扩散阻挡层时发生晶圆边界剥离的缺陷。

为解决上述问题，本发明一种避免金属布线制程中晶圆边界剥离的方法，在晶圆边界金属布线结构的扩散阻挡层与半导体衬底之间形成缓冲层，所述缓冲层为绝缘介质层或者多晶硅层。

所述绝缘介质层较好的是氧化硅。

其中，所述氧化硅层是在形成浅沟槽隔离结构的工艺中形成的。形成所述氧化硅层的工艺包括：

提供具有零标记的半导体衬底，所述半导体衬底具有边界区域以及主体区域；

在半导体衬底上依次形成衬氧化层、腐蚀阻挡层；

依次刻蚀腐蚀阻挡层、衬氧化层以及半导体衬底在半导体衬底边界区域形成开口，在主体区域形成隔离沟槽；

沉积隔离氧化层填充半导体衬底边界区域的开口、隔离沟槽以及零标记；

平坦化隔离氧化层，直至曝露腐蚀阻挡层；

去除零标记内的隔离氧化层。

其中，所述边界区域的开口宽度为1～1.5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过在金属布线结构的扩散阻挡层与半导体衬底之间形成绝缘介质层、多晶硅等作为缓冲层，从而避免金属布线结构的扩散阻挡层和半导体衬底直接接触，从而避免晶圆边界剥离。

2、为了简化引入缓冲层的半导体工艺，本发明采用氧化硅作为缓冲层，并且在形成浅沟槽隔离结构的过程中在晶圆边界引入氧化硅层，不仅没有改变原有的半导体工艺过程，而且成本低、可操作性强，可以在较多的半导体制作工艺中推广应用。

附图说明

图1是晶圆结构及其边界结构示意图；

图2A至2D是晶圆边界剥落的大量污染物散落在晶圆上的放大图；

图3本发明在晶圆边界的半导体衬底和扩散阻挡层之间引入缓冲层之后的结构示意图；

图4A为具有零标记的晶圆的平面结构示意图；

图4B为具有零标记的晶圆的截面结构示意图；

图5A至图5H为现有技术形成隔离沟槽并曝露零标记的工艺流程截面结构示意图；

图6A至图6H为本发明形成隔离沟槽并曝露零标记的工艺流程截面结构示意图；

图7为本发明与现有技术形成器件的失效比率和缺陷数量比较图；

图8为本发明与现有技术形成器件的产品良率比较图。

具体实施方式