[发明专利]铜互连工艺方法

说明书

本发明公开了一种铜互连工艺方法，包括如下步骤：步骤一、采用大马士革工艺在半导体衬底上形成铜互连线；步骤二、对铜互连线的表面进行预处理将铜互连线表面的氧化铜还原为铜；步骤三、形成覆盖层，通过步骤二中将所述铜互连线表面的氧化铜转换为铜降低所述铜互连线的电迁移率以及提高铜和所述覆盖层之间的粘附力。本发明能改善铜和覆盖层的界面特性，有效提高接触孔的电迁移寿命。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种铜互连工艺方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸的不断减小，铜互连工艺也面临巨大挑战。除了工艺上要满足设计要求，可靠性也是必须要通过评估的项目。其中电迁移寿命是衡量互连工艺的最重要参数。影响电迁移的参数有填充材质，工艺缺陷以及不同材质的接触界面等。现有一种铜互连工艺采用氮化硅和含氟二氧化硅作为电介质，可靠性测试发现接触孔电迁移寿命分布图有拖尾现象，失效分析表明金属层有铜扩散，导致最终的电迁移寿命不能满足产品需求。金属铜上面的覆盖层和铜之间的接触界面不佳，是导致失效的主要原因，需要改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铜互连工艺方法，能改善铜和覆盖层的界面特性，有效提高接触孔的电迁移寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供的铜互连工艺方法包括如下步骤：

步骤一、采用大马士革工艺在半导体衬底上形成铜互连线。

步骤二、对所述铜互连线的表面进行预处理，所述预处理将所述铜互连线表面的氧化铜还原为铜。

步骤三、在进行了所述预处理后的所述铜互连线的表面形成覆盖层，通过步骤二中将所述铜互连线表面的氧化铜转换为铜降低所述铜互连线的电迁移率以及提高铜和所述覆盖层之间的粘附力。

进一步的改进是，步骤二的所述预处理采用氢气进行预处理，利用氢气将所述铜互连线表面的氧化铜还原为铜。

进一步的改进是，步骤三中所述覆盖层的材料采用氮掺杂碳化硅。

进一步的改进是，步骤三中形成所述覆盖层时通入有含硅气体，所述含硅气体和所述铜互连线表面的铜反应形成硅铜金属间化合物，利用所述硅铜金属间化合物降低所述铜互连线的电迁移率以及提高铜和所述覆盖层之间的粘附力。

进一步的改进是，步骤一中在进行所述大马士革工艺之前，在所述半导体衬底上形成有半导体器件，所述半导体器件包括多晶硅栅和掺杂区，在所述半导体器件对应的所述多晶硅栅和掺杂区的上方形成有接触孔，所述接触孔穿过第一层层间膜。

进一步的改进是，所述大马士革工艺包括：

在所述第一层层间膜表面形成第一阻挡层。

在所述第一阻挡层表面形成第二层层间膜。

光刻定义出所述第二层层间膜的刻蚀区域并对所述第二层层间膜进行刻蚀形成所述铜互连线的形成区域。

进行铜填充和铜的研磨工艺形成所述铜互连线。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，所述覆盖层的氮掺杂碳化硅的K值为5.2。

进一步的改进是，所述覆盖层的氮掺杂碳化硅的形成工艺的温度为350℃。