[发明专利]金属互连层的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体生产制造领域，特别涉及一种金属互连层的形成方法。

背景技术

目前，在半导体器件的后段（back-end-of-line，BEOL）工艺中，制作半导体集成电路时，半导体器件层形成之后，需要在半导体器件层之上形成金属互连层，每层金属互连层包括金属互连线和层间介质层（ILD），这就需要对上述层间介质层制造沟槽（trench）和连接孔，然后在上述沟槽和连接孔内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，一般选用铜作为金属互连线材料。

现有技术中，铜互连层可以为三层，包括顶层、中间层及底层铜互连层，在实际工艺制程中，可根据不同需要设置多层铜互连层。如果是在多层铜互连层的情况下，可以按要求复制多层中间层铜互连层，有时也会按需要复制两层顶层铜互连层。具有三层铜互连层的半导体器件结构示意图如图1所示。图中层间介质层下是半导体器件层，图中未显示。图中每层铜互连层包括层间介质层101和由沟槽和连接孔形成的铜互连线102，铜互连线102掩埋在层间介质层101中，用于连接各个铜互连层。

器件中的所有铜互连线都连接到表层的铝焊盘。因此在顶层铜互连层的表面依次沉积一层掺氮的碳化硅层（NDC）和钝化层，然后刻蚀上述钝化层和NDC，并沉积金属铝，形成铝焊盘。铝焊盘暴露出来，用于后续封装工艺的引线键合。

在将上述器件样品作键合剪切力（ball shear）测试时，测试总是失败，所以，如何提高键合剪切力测试的通过率，成为需要解决的重要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是：如何提高键合剪切力测试的通过率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种金属互连层的形成方法，包括：

在铜金属互连层的表面依次沉积第一氮化硅层和掺氮的碳化硅层NDC，将所述第一氮化硅层和掺氮的碳化硅层作为刻蚀终止层；

在所述掺氮的碳化硅层表面沉积钝化层；

图案化刻蚀所述钝化层和刻蚀终止层，用于在所述图案化之后的位置沉积形成与所述铜金属互连层电性连接的焊盘或者上层铜金属互连层。

形成第一氮化硅层时采用硅烷、氨气和氮气，反应腔内的压力为3.9～4.5毫托；源功率为100～150瓦；时间为1.5～2.5秒；所述硅烷流量为200～300标准立方厘米每分钟；所述硅烷与氨气的流量比为0.4：1；所述氮气的流量为15000～20000标准立方厘米每分钟。

所述刻蚀终止层的厚度为300～1500埃；其中，第一氮化硅层和掺氮的碳化硅层的厚度比为1：24。

在铜金属互连层的表面沉积第一氮化硅层之前进一步包括预热的步骤；

所述预热方法包括：在预定压力和温度下，在反应腔内通入氦气和氢气预定时间。

在沉积第一氮化硅层之后进一步包括：对第一氮化硅层表面进行化学预处理的步骤；

所述对第一氮化硅层表面进行化学预处理的方法包括：在预定压力和源功率下，在反应腔内通入氨气和氮气预定时间。

所述钝化层为叠层钝化层；

形成叠层钝化层的方法进一步包括：

在所述掺氮的碳化硅层表面沉积第一氧化硅层，厚度为2000～8000埃；

在所述第一氧化硅层表面沉积第二氮化硅层，厚度为300～1500埃；

在所述第二氮化硅层表面沉积第二氧化硅层，厚度为1000～6000埃。

由上述的技术方案可见，本发明实施例在铜金属互连层的表面依次沉积第一氮化硅层和掺氮的碳化硅层NDC，作为刻蚀终止层；在所述掺氮的碳化硅层表面沉积钝化层；图案化所述钝化层和刻蚀终止层，以形成与所述铜金属互连层电性连接的焊盘或者上层金属互连层。因为在铜金属互连层和NDC之间加入氮化硅层，铜金属互连层和NDC之间的粘结力大大提高，因此也有效提高了键合剪切力测试的通过率。

附图说明

图1为具有三层铜互连层的半导体器件结构示意图。

图2为粘附力测试现有结构模拟示意图。

图3为粘附力测试本发明结构模拟示意图。

图4为本发明金属互连层的形成方法的流程示意图。

图5为本发明金属互连层的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。