[发明专利]顶层金属互连层的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及一种顶层金属互连层的制造方法。

背景技术

在传统的半导体制造工艺中，顶层金属互连层(Top Metal)是不可缺少的一部分，随着相关领域的发展，对电感器件的要求逐步提高，也就是需要有着更优的品质因数Q值，由于降低顶层金属互连层的电阻率可以提高Q值，而降低顶层金属互连层的电阻率一般采用顶层金属互连层加厚的方式来达到，所以越来越多的厂家对顶层金属互连层的厚度做出了较高的要求，甚至会要求达到10μm厚的顶层金属互连层。

现有技术中，顶层金属互连层的形成过程通常包括以下步骤：首先，在器件结构及若干底层金属互连层上形成顶层金属互连层；接着会对顶层金属互连层的退火工艺，退火工艺温度约为200℃，退火时间约为90s；之后，对顶层金属互连层进行化学机械研磨。通常，在退火工艺之后，顶层金属互连层的晶格发生改变，从而增大晶粒尺寸(Grain Size)，晶粒尺寸甚至达到2μm以上，导致半导体器件发生变形，即影响整个晶圆的曲率，晶圆曲率变化过大会影响顶层金属互连层的机械应力，导致在化学机械研磨过程中，因此半导体器件发生断裂、坍塌等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高顶层金属互连层机械应力的顶层金属互连层的制造方法。

为解决上述问题，本发明提供一种顶层金属互连层的制造方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成器件结构，并在所述器件结构上形成若干层底层金属互连层；

利用电镀工艺，在所述若干层底层金属互连层上形成顶层金属互连层，所述顶层金属互连层的晶粒尺寸小于1μm；

执行电镀工艺后，直接对所述顶层金属互连层进行化学机械研磨工艺；

在所述顶层金属互连层上覆盖钝化层。

进一步的，所述顶层金属互连层的厚度为1μm～10μm。

进一步的，所述底层金属互连层的材质为铜。

进一步的，所述钝化层为氮化硅、氧化硅及氮氧化硅中的一种或其组合。

进一步的，所述钝化层厚度为2μm～6μm。

综上所述，本发明所述顶层金属互连层的制造方法，通过在电镀工艺形成顶层金属互连层的步骤之后，省略对顶层金属互连层进行退火工艺，而是直接对所述底层金属互连层进行化学机械研磨工艺，通过省略现有技术中的退火工艺，从而避免顶层金属互连层晶粒尺寸增加，使晶体尺寸控制在小于1μm的范围之内，从而在保持半导体器件的晶圆导通测试合格率同时，保证在化学机械研磨工艺过程中，提高顶层金属互连层的机械抗压力，避免半导体器件发生断裂、坍塌等问题，进一步提高产品良率。

附图说明

图1为本发明一实施例中顶层金属互连层的制造过程的流程示意图。

图2为本发明未进行退火工艺与现有技术进行退火工艺后在化学机械研磨工艺中，晶圆的曲率半径的比较示意图。

图3为本发明制造方法形成的半导体器件与现有技术形成的半导体器件失效率测试过程中的比较示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

图1为本发明一实施例中顶层金属互连层的制造过程的流程示意图。如图1所示，本发明提供一种顶层金属互连层的制造方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成器件结构，并在所述器件结构上形成若干层底层金属互连层；其中，所述顶层金属互连层较佳的厚度为1μm～10μm，所述底层金属互连层较佳的材质为铜。

步骤S02：利用电镀工艺，在所述若干层底层金属互连层上形成顶层金属互连层，所述顶层金属互连层的晶粒尺寸较佳的小于1μm；通过将所述晶粒尺寸控制在1μm，从而可以提高顶层金属互连层的机械应力，从而避免在后续化学机械研磨工艺过程中，半导体器件在应力的作用下发生断裂、坍塌等问题。

步骤S03：执行电镀工艺后，直接对所述顶层金属互连层进行化学机械研磨工艺(ECP)；所述化学机械研磨工艺为本领域技术人员所熟知的技术内容，故不再赘述。