[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种消除形成于铜金属互连层上的蚀刻停止层中的气泡缺陷的方法。

背景技术

对于半导体器件中的逻辑电路而言，铜金属互连层的层数达到数层乃至十数层。如图1A所示，在形成有前端器件的半导体衬底100上形成有自下而上层叠的蚀刻停止层101和层间介电层102，在层间介电层102中形成有与所述前端器件连通的铜金属互连结构103，在铜金属互连结构103中形成有铜金属互连层104。

在铜金属互连层104的上方可以形成连通其的另一铜金属互连层。首先，如图1B所示，依次形成覆盖层间介电层102和铜金属互连层104的另一蚀刻停止层101’和另一层间介电层102’；接着，在另一层间介电层102’中形成连通铜金属互连层104的另一铜金属互连层。

通常采用双大马士革工艺来形成铜金属互连结构103，其中包含的蚀刻过程在铜金属互连结构103的侧壁以及层间介电层102的底部形成蚀刻残留物质（通常为聚合物），去除所述蚀刻残留物质采用常规的湿法清洗工艺来完成。由于所述湿法清洗工艺所使用的腐蚀剂对前端器件中的接触塞的构成材料具有一定的腐蚀性，因此，所述湿法清洗的持续时间很短，在铜金属互连结构103的侧壁上部靠近层间介电层102的上表面的位置仍然会存在未被去除的蚀刻残留物质。此外，在形成另一层间介电层102’之后，需要实施紫外辐照或者加热等方法使另一层间介电层102’多孔化，以进一步降低另一层间介电层102’的介电常数，在此过程中，另一层间介电层102’将吸收一定数量的水分。所述水分和所述蚀刻残留物质将会产生协同作用，在图1B中示出的位置105产生气泡缺陷，当形成于另一层间介电层102’中的另一铜金属互连层与铜金属互连层104的连通点处于所述位置105时，将会导致另一铜金属互连层的开路。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成蚀刻停止层和层间介电层；在所述层间介电层中形成铜金属互连结构；在所述铜金属互连结构中形成铜金属互连层；对所述半导体衬底依次实施等离子体处理和除气处理。

进一步，所述等离子体处理的源气体为掺杂氢气的氦气。

进一步，所述等离子体处理的工艺条件为：氦气的流量为100-5000sccm，氢气的流量为小于500sccm，压力为0.1-10Torr，功率为100-3000W。

进一步，采用红外线照射实施所述除气处理。

进一步，所述除气处理的工艺条件为：压力为小于10mTorr，红外线功率为50-2000W。

进一步，形成所述层间介电层之后，还包括采用紫外辐照或者加热的方法使所述层间介电层多孔化的步骤。

进一步，形成所述铜金属互连结构之后，还包括去除通过所述铜金属互连结构露出的蚀刻停止层以及实施蚀刻后处理的步骤。

进一步，形成所述铜金属互连层之前，还包括在所述铜金属互连结构的底部和侧壁上依次形成铜金属扩散阻挡层和铜金属种子层的步骤。

进一步，所述铜金属扩散阻挡层的材料为金属、金属氮化物或者其组合。

进一步，形成所述铜金属互连层之后，还包括执行化学机械研磨直至露出所述层间介电层的步骤。

进一步，在所述除气处理之后，还包括依次形成覆盖所述层间介电层和所述铜金属互连层的另一蚀刻停止层和另一层间介电层的步骤

根据本发明，在形成多层铜金属互连层的过程中，可以消除形成于下层铜金属互连层上的蚀刻停止层中的气泡缺陷，避免上层铜金属互连层与下层铜金属互连层之间的开路。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A示出了根据现有技术形成连通前端器件层的第一层铜金属互连层之后的器件的示意性剖面图；

图1B示出了在图1A中示出的铜金属互连层之上形成的蚀刻停止层中出现气泡缺陷的示意性剖面图；

图2A-图2C为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图；

图3为根据本发明示例性实施例的方法消除形成于铜金属互连层上的蚀刻停止层中的气泡缺陷的流程图。

具体实施方式