[发明专利]半导体加工铜互连的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体加工技术，尤其涉及一种半导体加工铜互连的方法。

背景技术

随着CMOS晶体管尺寸不断缩小到次微米级，在高效率、高密度集成电路中的晶体管数量上升到几千万个。这些数量庞大的有源元件的信号集成需要高密度金属连线，然而这些金属互连线带来的电阻和寄生电容已经成为限制这种高效集成电路速度的主要因素。

目前，半导体工业采用金属铜互连线，减少了金属连线层间的电阻、增强了电路稳定性；同时采用低介电常数介质材料替代二氧化硅作为金属层间的绝缘介质，减少了金属连线层之间的寄生电容。

但是，对铜的刻蚀非常困难。现有技术中，铜互连采用双嵌入式工艺，又称双大马士革工艺(Dual Damascene)，首先，在基板上沉积一定厚度的低介电常数介质材料，并在低介电常数介质材料上刻出通孔和沟槽等；然后，在沟槽和通孔中填充铜金属，形成了一层金属互连线。铜金属的填充工艺是由铜阻挡层/铜籽晶层的制备与铜电镀填充共同完成的，其中，铜阻挡层/铜籽晶层的制备工艺是关键环节。

如图1所示，现有技术中，铜阻挡层/铜籽晶层的制备的工艺流程如下：

i)去气：通过加热的方式去除前道工艺及大气传输过程中残留的可挥发性气体杂质，以保证铜金属层的电学性能；

ii)预清洗：通过等离子反应刻蚀的方法去除前道工艺及大气传输过程中，残留在下层金属表面的不可挥发性杂质和铜的氧化物，以保证铜金属层的电学性能，在45nm及以下技术节点，多采用远程等离子体反应预清洗设备进行预清洗工艺；

iii)铜阻挡层沉积：用于阻挡铜金属与介质材料的直接接触(铜原子在现有介质材料中的扩散速度非常快，直接接触会导致金属互连线的短路或断路)，并起到介质材料与铜金属之间的过渡粘结作用；

iv)铜籽晶层沉积，为后续的铜电镀工艺提供导电层。

上述现有技术至少存在以下缺点：

实现反应预清洗技术，特别是远程等离子体反应预清洗技术的设备结构复杂，价格高昂；同时，由于过程中存在化学反应，对硅片产生污染的可能性相对较高，另外，现有的等离子PVD技术在进行孔隙填充薄膜制备的过程中，无法完全避免顶部悬挂(Overhang)和底部拐角填充不足的问题，使产品的成品率下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、产品成品率高的半导体加工铜互连的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

半导体加工铜互连的方法，包括在基板上形成通孔和沟槽，其特征在于，包括：

在所述形成通孔和沟槽的基板上沉积铜阻挡层和铜籽晶层；

所述沉积铜阻挡层之后还进行离子溅射步骤，所述离子为惰性气体离子。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的半导体加工铜互连的方法，由于在沉积铜阻挡层之后还进行离子溅射步骤，可以实现预清洗，工艺简单、成本低；可以改善阻挡层/籽晶层薄膜沉积孔隙填充性能、降低对阻挡层/籽晶层薄膜沉积要求，使产品的成品率提高。

附图说明

图1为现有技术中铜阻挡层/铜籽晶层的制备的工艺流程示意图；

图2为本发明中铜阻挡层/铜籽晶层的制备的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明的半导体加工铜互连的方法，其较佳的具体实施方式如图2所示，首先，在基板上形成通孔和沟槽，然后，在所述形成通孔和沟槽的基板上沉积铜阻挡层和铜籽晶层；

在沉积铜阻挡层之后还进行离子溅射步骤，离子溅射步骤可以在沉积铜籽晶层之前进行，也可以在沉积铜籽晶层之后进行。也可以在沉积铜籽晶层之前和之后均进行离子溅射步骤。

在沉积铜阻挡层之前，可以首先对通孔和沟槽进行去气处理，铜阻挡层可以为氮化钽/钽(TaN/Ta)双层阻挡层，也可以选用其它的阻挡层。铜阻挡层的沉积可以通过PVD(物理气相/溅射沉积)方法进行，也可以通过其它的方法进行。

具体实施例一：

包括以下工艺流程：去气＝＞铜阻挡层沉积＝＞离子溅射(1)＝＞铜籽晶层沉积＝＞离子溅射(2)。

首先进行去气工艺和铜阻挡层沉积工艺；