[发明专利]介质层形成方法和金属层平整化方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种介质层形成方法和金属层平整化方法。

背景技术

半导体器件通常需要一层以上的金属层提供足够的互连能力，所述金属层间以及金属层与器件有源区之间具有介质层，所述金属层间的互连以及器件有源区与外界电路之间的连接通过填充导电材料的通孔实现，所述通孔贯穿所述介质层。

在形成所述通孔之前，需预先形成所述介质层。形成所述介质层的步骤包括：如图1所示，提供半导体基底10，所述半导体基底10表层具有金属层；如图2所示，形成覆盖所述半导体基底10的介质层20。继而，如图3所示，在所述介质层20上形成具有通孔图形32的抗蚀剂层30；如图4所示，以所述抗蚀剂层30为掩膜，去除部分所述介质层20；继而，去除所述抗蚀剂层30；干式去除所述介质层20，以形成通孔。所述通孔暴露部分金属层。

实践中，对于第N介质层(N大于或等于2)，所述介质层位于第N-1层金属层上。实际生产发现，如图5所示，利用传统工艺形成的所述介质层20内通常具有针孔缺陷(pin hole)40，所述针孔缺陷40易导致在以具有通孔图形32的抗蚀剂层30为掩膜去除部分所述介质层20后，在所述介质层20的通孔区内，具有减薄甚至缺失的所述介质层，继而在后续去除所述抗蚀剂层30的过程中，所述介质层20的缺失区域将暴露与所述介质层相连的金属层，又由于通常采用氧气灰化法去除所述抗蚀剂层，致使在去除所述抗蚀剂层时，氧气将氧化介质层缺失区域暴露的金属层，而使介质层缺失区域暴露的金属层表面形成金属氧化物，进而在后续清洗过程中，所述金属氧化物将被去除，随着所述金属氧化物的去除，如图6所示，所述通孔暴露的金属层表面将具有表面凹陷42，所述表面凹陷42易造成后续填充所述通孔时可靠性降低。如何在介质层内减少针孔缺陷的产生，继而减少在介质层内形成通孔后，所述通孔暴露的金属层表面具有的表面凹陷的产生成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2003年10月22日公开的公告号为“CN1125484C”的中国专利中提供了一种去除氮化硅保护层针孔的方法，该方法利用预处理去除内连线上的有机金属，以去除氮化硅保护层内的针孔，所述预处理过程涉及的工艺参数包括：反应气体为NH₃以及N₂O；反应气体NH₃以及N₂O的流量分别为100sccm以及1600sccm，继而在内连线上形成一薄的氧化层，进而在所述氧化层上以化学气相淀积法形成无针孔的氮化硅层，以做为保护层。显然，该方法仅用以在特定工艺条件下形成无针孔缺陷的氮化硅保护层中，适用范围受限。

发明内容

本发明提供了一种介质层形成方法，可减少所述介质层内针孔缺陷的产生；本发明提供了一种金属层平整化方法，可增强所述金属层与后续金属层及外界的互连效果。

本发明提供的一种介质层形成方法，包括：

提供半导体基底；

形成覆盖所述半导体基底的金属层；

对形成金属层后的半导体基底执行热处理操作；

形成介质层，所述介质层覆盖热处理后的金属层和半导体基底。

可选地，所述金属层材料可为铜、铝或铝铜合金；可选地，所述热处理操作的温度范围为350～450摄氏度；可选地，所述热处理操作的持续时间为20～120秒；可选地，所述热处理操作选用的气体为氮气、氦气或氩气中的一种或其组合；可选地，所述热处理操作选用的气体的流量范围为2000～20000sccm。

本发明提供的一种金属层平整化方法，包括：

提供半导体基底；

形成覆盖所述半导体基底的金属层；

平整化所述金属层；

对已形成金属层的所述半导体基底执行热处理操作。

可选地，采用化学机械研磨工艺执行平整化所述金属层的操作；可选地，所述金属层材料可为铜、铝或铝铜合金；可选地，所述热处理操作的温度范围为350～450摄氏度；可选地，所述热处理操作的持续时间为20～120秒；可选地，所述热处理操作选用的气体为氮气、氦气或氩气中的一种或其组合；可选地，所述热处理操作选用的气体的流量范围为2000～20000sccm。

本发明提供的一种介质层形成方法，包括：

提供半导体基体；

形成覆盖所述半导体基体的金属层；

图形化所述金属层；

对形成图形化的金属层后的半导体基体执行热处理操作；

形成介质层，所述介质层覆盖热处理后的金属层和半导体基体。