[发明专利]一种半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体器件及其制造方法，其中所述制造方法包括：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层；以及在所述铜金属层的顶部形成自下而上层叠的钴金属层和AlN层。根据本发明，在所述铜金属互连结构中的铜金属层的顶部形成自下而上层叠的钴金属层和AlN层，可以有效抑制由所述铜金属层中的铜向上层层间介电层中的扩散所引发的电迁移，同时可以显著改善所述铜金属层与后续形成在其上的上层蚀刻停止层之间的附着性，避免层离现象的出现。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种改善半导体器件的电迁移特性的方法。

背景技术

在半导体器件特征尺寸不断减小、电流密度不断增大的同时，半导体器件中用于填充铜金属的互连结构抵御电迁移（EM）诱导损伤的能力不断下降，因此，电迁移特性成为衡量半导体器件可靠性的主要指标之一。

对于半导体器件中的逻辑电路而言，铜金属互连结构的层数达到数层乃至十数层，所有的铜金属互连结构均形成于由具有低介电常数的材料构成的层间介电层中，层间介电层的层数与铜金属互连结构的层数是一致的。由于具有低介电常数的材料的机械强度较低，同时位于各层层间介电层之间的用于蚀刻层间介电层以在其中形成铜金属互连结构的蚀刻停止层与铜金属互连结构中的铜金属之间的附着性较差，因此，在蚀刻停止层与铜金属互连结构中的铜金属之间容易产生层离现象，导致由铜金属向层间介电层中的扩散所引起的电迁移的加剧，进而造成半导体器件的电学性能的大幅下降。

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层；以及在所述铜金属层的顶部形成自下而上层叠的钴金属层和AlN层。

进一步，采用选择性化学气相沉积工艺形成所述钴金属层。

进一步，所述钴金属层的厚度为1-20埃。

进一步，所述沉积钴金属层的工艺条件为：温度为小于400℃，压力为0.01-20Torr，载气为氦气或氩气。

进一步，所述沉积钴金属层所使用的前驱物为仅选择性沉积在金属表面的有机钴化合物。

进一步，所述有机钴化合物为二羰基环戊二烯基钴。

进一步，形成所述AlN层的工艺步骤包括：在所述钴金属层上形成铝金属层；使用含氮气体对所述铝金属层实施等离子体处理，使其转化为所述AlN层。

进一步，采用选择性化学气相沉积工艺形成所述铝金属层。

进一步，所述铝金属层的厚度为1-20埃。

进一步，所述沉积铝金属层的工艺条件为：温度为小于400℃，压力为0.01-20Torr，载气为氦气或氩气。

进一步，所述沉积铝金属层所使用的前驱物为仅选择性沉积在金属表面的有机铝化合物。

进一步，所述有机铝化合物为二甲基乙基胺配铝烷。

进一步，所述等离子体处理的工艺条件为：温度为10-400℃，压力为0.001-7.0Torr，功率为100-2000W，所述含氮气体的流量为100-2000sccm。

进一步，所述含氮气体为氮气或氨气。

进一步，在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。