[发明专利]制作扩散阻挡层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种制作扩散阻挡层的方法。

背景技术

半导体产业正在实现用铜作为微芯片的互连材料。由于铜不适合用干法进行刻蚀，为了形成铜互连金属线，应用双大马士革方法以避免对铜的直接刻蚀。在利用双大马士革方法形成铜互连金属线过程中，不再需要对铜进行刻蚀确定线宽和间隔，只需要对由二氧化硅组成的介质层进行刻蚀。

图1为现有的铜大马士革的结构示意图，图2为现有的双大马士革的方法流程图。现结合图1及图2，对利用一种双大马士革的方法制作金属铜互连层的方法进行说明，具体如下：

步骤201：淀积介质层；

在衬垫101上制作完器件102后，需要通过制作于器件102上的多层金属互连线将衬垫101制作的器件102连接在一起，引出相应的引线。

利用离子增强型化学气相沉积(PECVD)在器件102表面及衬垫101表面淀积一层介质层103，该介质层103为二氧化硅(SiO₂)层。

步骤202：确定通孔图形并刻蚀；

利用光刻胶在介质层103上确定通孔图形，干法刻蚀通孔窗口进入介质层103中，刻蚀完成后去掉介质层103上的光刻胶。

步骤203：确定互连图形并刻蚀；

在介质层103上涂布光刻胶，利用曝光和显影确定互连槽图形。利用干法刻蚀在介质层103上刻蚀形成互连槽，刻蚀完成后去掉介质层103上的光刻胶。

在该方法中，在介质层103上先刻蚀通孔再刻蚀互连槽，也可在介质层103上先刻蚀互连槽再刻蚀通孔，具体的刻蚀互连槽和通孔的方法与步骤203和步骤202的方法相同，在此仅以先刻蚀通孔后刻蚀互连槽为例进行说明。

步骤204：淀积金属阻挡层；

利用离子化的物理气相沉积(PVD)在步骤203形成的互连槽和步骤202形成的通孔的底部及侧壁淀积金属阻挡层104，该金属阻挡层104为氮化钽层，可防止通孔和互连槽中的铜向介质层103和器件102的硅或二氧化硅中扩散。

步骤205：淀积铜种子层；

用化学气相沉积在金属阻挡层104的表面淀积连续的铜种子层105，铜种子层105为均匀的没有针孔的金属层。

步骤206：淀积铜填充互连槽和通孔；

用电镀(ECP)的方法在铜种子层105表面淀积铜，填充互连槽和通孔，形成金属铜互连线106。

步骤207：利用化学机械研磨研磨表面至介质层；

利用化学机械研磨，研磨表面至介质层103，清除淀积于互连槽外的铜，并清除淀积于介质层103上的铜种子层105及金属阻挡层104。

步骤208：利用高频等离子化学气相沉积制作扩散阻挡层；

利用高频等离子化学气相沉积在金属铜互连线106表面和介质层103表面淀积形成扩散阻挡层107，该扩散阻挡层107为掺碳的氮化硅(NDC)层。由于NDC需要致密没有针孔，通常在高频等离子化学气相沉积反应腔中通入三甲基硅烷(TMS)和氨气(NH₃)制作NDC。

本步骤制作的扩散阻挡层107能够防止金属铜向与其接触的硅或二氧化硅中渗透。

以制作65逻辑器件为例，在本步骤制作扩散阻挡层107的方法为：首先，在反应腔内通入流量为990标准立方厘米/分钟的NH₃，在频率为13.5M且射频(Radio Freqency，RF)功率为550W的离子发生器出射的高频等离子和4.2托的压力下对金属铜互连线106表面的氧化铜(CuO)持续轰击20秒，去除金属铜互连线106表面的CuO，由于高频等离子的离子速度较小，轰击作用较弱，需要较长的反应时间以完全去除CuO；其次，在反应腔内通入流量为1200标准立方厘米/分钟的氦气(He)、700标准立方厘米/分钟的NH3和350标准立方厘米/分钟的三甲基硅烷(TMS)，在频率为13.5M且射频(RF)功率为940W的离子发生器出射的高频等离子和3.7托的压力下制作扩散阻挡层107，对于65逻辑器件来说，制作扩散阻挡层107的反应时间约为16秒。

步骤209：确定通孔图形并刻蚀；

在扩散阻挡层107表面涂布感光胶，利用曝光和显影确定通孔图形；干法刻蚀通孔窗口进入扩散阻挡层107中，刻蚀完成后去掉扩散阻挡层107上的光刻胶。