[发明专利]集成电路的顶层铜工艺结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种集成电路的顶层铜工艺结构，顶层铜通过大马士革工艺形成于顶层层间膜中。顶层铜和顶层层间膜的表面依次形成有掺碳氮化硅层和阻障层，阻障层的防水性大于掺碳氮化硅层的防水性。在阻障层的表面形成有顶部结构，顶部结构中包括采用SiH4基反应气体形成的第一氧化层或第一氮化层。阻障层位于顶部结构的底部作为防止第一氧化层或第一氮化层中的活性氢和水汽扩散到顶层层间膜及以下的前层结构中的阻挡结构。本发明还公开了一种集成电路的顶层铜工艺结构的制造方法。本发明能防止活性氢和水汽扩散到顶层层间膜及以下的前层结构中，从而能提高产品器件的电性、良率和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种集成电路的顶层铜工艺结构。本发明还涉及一种集成电路的顶层铜工艺结构的制造方法。

背景技术

现有工艺中，顶层铜通常采用大马士革工艺形成在顶层层间膜中，在顶层铜的表面还形成有掺碳氮化硅(NDC)层，NDC层能防止产生铜扩散。顶层铜工艺结构形成后还包括形成后续包括了钝化层(passivation layer)的顶部结构，如会形成比较厚的PEOXIDE层或者SiN,PEOXIDE表示采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成的氧化层(OXIDE)，这些基本是SiH4基反应气体，会带来大量的活性氢，这些氢随着后面的高温制程会不断的向下扩散，在各个膜界面形成不稳定的Si-H键以及Si的悬挂键。

由上可知，现有技术中，具有大量活性氢的顶部结构和底部的顶层铜以及顶层层间膜之间仅隔离有NDC层，NDC层虽然能实现防止铜扩散，但是NDC表面态不稳定含碳，致密性和防水性并不是很好，这样容易导致水汽扩散到下层的顶层层间膜中，甚至更前层的层间膜中,这些最终都会影响到电性、良率和可靠性，特别是随着MOS管尺寸的减小影响可能更为明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成电路的顶层铜工艺结构，能防止活性氢和水汽扩散到顶层层间膜及以下的前层结构中，从而能提高产品器件的电性、良率和可靠性。为此，本发明还提供一种集成电路的顶层铜工艺结构的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的集成电路的顶层铜工艺结构中的顶层铜通过大马士革工艺形成于顶层层间膜中。

所述顶层铜和所述顶层层间膜的表面依次形成有掺碳氮化硅层和阻障层，所述阻障层的致密性和防水性大于所述掺碳氮化硅层的致密性和防水性。

在所述阻障层的表面形成有顶部结构，所述顶部结构中包括采用SiH4基反应气体形成的第一氧化层或第一氮化层，所述第一氧化层或所述第一氮化层中形成有由SiH4基反应气体带来的活性氢。

所述阻障层位于所述顶部结构的底部作为防止所述第一氧化层或所述第一氮化层中的活性氢和水汽扩散到所述顶层层间膜及以下的前层结构中的阻挡结构。

进一步的改进是，所述阻障层的材料包括TiN和HfO2的叠加层。

进一步的改进是，所述顶层铜和所述顶层层间膜以下的前层结构包括：

形成于晶圆上的集成电路的器件结构。

位于所述晶圆表面和所述顶层铜之间的多层铜层和多层层间膜。

进一步的改进是，所述第一氧化层采用PECVD工艺形成。

进一步的改进是，所述第一氮化层形成在所述第一氧化层的表面，所述第一氮化层作为钝化层。

进一步的改进是，所述第一氧化层中形成有铝通孔。

进一步的改进是，所述顶层层间膜和底部的多层所述层间膜都包括低K介质层。

进一步的改进是，所述低K介质层的材料包括BD或BDⅡ。BD是由C,H,O,Si等元素组成的介质材料，K值为2.5～3.3。BDⅡ是BD改了的改进版本。