[发明专利]金属层表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种金属层表面处理方法。

背景技术

在集成电路制造中，常应用铜作为金属互连线的材料。由于铜金属互连可减小高电阻，因此成为未来制造0.18微米或更小尺寸的集成电路装置的重要技术。一般而言，铜金属互连常利用镶嵌或双镶嵌工艺来制作。铜金属互连制程包括在镶嵌开口中沉积金属层、对所述金属层进行平坦化处理，以及在铜金属层上沉积阻挡层，以避免铜金属扩散至上层，所述阻挡层还可作为后续蚀刻制程的停止层。所述阻挡层包括但不局限于氮化硅层。

通常，在利用化学机械研磨法研磨所述金属层后，即使得所述金属层具有平坦的表面后，晶圆暴露在空气中时，氧化铜会自然形成于所述金属层表面。目前，业界通常在沉积阻挡层前，使用氮气处理所述金属层表面，即使用氨气将氧化铜还原为铜金属，以提高后续工艺沉积的阻挡层与铜金属层的粘附性。

但是，在实际的氮气处理过程中，当处理工艺结束时，仍存在大量的氧化铜残留在金属层表面，而这些氧化铜残留，将造成后续工艺沉积的阻挡层与铜的粘附性不理想，在金属层和阻挡层之间具有较多的气泡(bubble)，这将导致形成较弱点(weak point)，铜可从这些气泡处扩散至上层，造成电性能变化，严重时，这些气泡将导致阻挡层脱落，使得半导体器件的产率严重下降。

如何减少氧化铜残留，避免形成气泡，是金属互连制程中，本领域技术人员一直希望解决但却没有解决的问题之一。

发明内容

鉴于上述问题，本发明所要解决的技术问题在于：提供一种能够有效去除氧化铜残留物，减少由于氧化铜残留而造成的气泡，提高金属层和阻挡层的粘附性的金属层表面处理方法。

为解决上述问题，本发明提供一种金属层表面处理方法，包括：提供一具有金属层的半导体衬底；以及使用弱酸溶液清洗所述金属层表面。

可选的，所述弱酸的PH值介于5～7。

可选的，所述弱酸为碳酸。

可选的，所述清洗时间为20秒～50秒。

可选的，在清洗所述金属层表面后，还包括：在所述金属层上沉积阻挡层。

可选的，所述阻挡层为氮化硅层。

可选的，所述阻挡层的厚度为450埃～550埃。

可选的，所述阻挡层通过物理气相沉积或化学气相沉积方式形成。

可选的，所述金属层具有平坦表面。

可选的，所述金属层为铜金属层。

可选的，所述金属层的厚度为4000埃～5000埃。

可选的，所述金属层通过物理气相沉积、化学气相沉积或电镀方式形成。

与现有技术相比，本发明所提供的金属层表面处理方法具有以下有益效果：

1、弱酸溶液提供氢离子，可将氧化铜还原为铜金属，进而有效的去除金属层表面的氧化铜，减少气泡的产生，解决了由于气泡所造成的金属层和阻挡层粘附性差，导致半导体器件的产率下降等问题，并且不会对金属互连制程带来任何副作用。

2、使用弱酸溶液清洗金属层表面，还可去除其它附着于金属层表面的碱性杂质，提高半导体器件的电学性能。

附图说明

图1为现有的半导体器件沉积阻挡层后的剖面示意图；

图2为采用本发明一实施例所提供的处理方法的半导体器件沉积阻挡层后的剖面示意图；

图3为采用本发明一实施例所提供的处理方法的步骤流程图；

图4为现有的处理步骤之后与采用本发明一实施例所提供的处理方法之后的气泡的比较图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，其为现有的半导体器件沉积阻挡层后的剖面示意图。

在背景技术中已经提及，在金属互连制程中，半导体衬底11上沉积的铜金属在进行平坦化处理后，形成了金属层12，具有金属层12的晶圆暴露在空气中时，氧化铜会自然形成于金属层12的表面，目前，业界通常在沉积阻挡层13前，使用氮气处理金属层12的表面，即使用氨气将氧化铜还原为铜金属。