[发明专利]改善铜互连工艺中铜丘的方法

说明书

本发明涉及改善铜互连工艺中铜丘的方法，涉及半导体集成电路制造技术，在铜互连工艺中，通过在形成铜的保护膜层工艺前添加快速热处理工艺以及第二次平坦化工艺，既能提前释放出铜丘，又能使释放出的铜丘被消除，而避免保护膜层的形成工艺引起铜丘的出现而造成严重的产品可靠性问题，且工艺简单，对原工艺无影响，成本低，易于实现。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术，尤其涉及一种改善铜互连工艺中铜丘的方法。

背景技术

在半导体集成电路的制造过程中，常采用铜通孔(via)或铜金属层(metal)实现半导体器件中各部分之间的互连。

图1为示例性的包括铜通孔以及铜金属层的半导体器件的局部示意图，如图1所示，在硅衬底100中形成有通孔，通孔中填充有铜而形成铜通孔110，以实现导电功能，另在介电层上形成有金属层120，金属层120可通过通孔与其它层的金属层实现电连接。图1仅为示例性的展示铜通孔以及铜金属层中的铜丘的问题，而并非实际产品如图1所示，图1也不能用来限定各层以及各结构之间的相对位置关系。

在现有工艺中，通常在形成铜通孔和铜金属层后在其上形成一层保护膜层130，该保护膜层130起到隔离和保护铜通孔和铜金属层中的铜的作用，以避免例如铜扩散。然后由于保护膜层130通常在一定温度如300摄氏度到400摄氏度下形成，该温度会使铜表面形成凹凸不平的铜丘140突起，导致保护膜层130覆盖不好，可参阅图2，图2为现有技术中形成保护膜层后的示意图，如图2所示，保护膜层130被劈裂或者被铜丘140穿破形成穿孔150。更进一步的，如图3所示的现有技术中铜通过保护膜层穿孔扩散出来的示意图，如图3所示，保护膜层130被劈裂或者被铜丘140穿破形成穿孔150后，在后续工艺中铜通过穿孔150扩散出来，甚至使铜通孔和铜金属层本身形成孔洞，造成严重的产品可靠性问题。

发明内容

本发明在于提供一种改善铜互连工艺中铜丘的方法，包括：S1：形成半导体器件的用于形成铜互连结构的凹槽，并凹槽的周围填充有介质层；S2：形成铜层，铜层填充凹槽，并覆盖介质层的表面；S3：进行第一次平坦化工艺，将凹槽外的铜去除；S4：进行快速热处理工艺，使铜的表面形成铜丘；S5：进行第二次平坦化工艺，将铜丘去除，形成铜互连结构；以及S6：在铜互连结构上形成一层保护膜层。

更进一步的，所述凹槽为用于形成铜通孔的凹槽。

更进一步的，所述凹槽为用于形成铜金属层的凹槽。

更进一步的，在步骤S2之间还包括在凹槽的表面首先形成阻挡层，然后形成晶种层。

更进一步的，所述第一次平坦化工艺和所述第二次平坦化工艺共同使得介质层的厚度满足工艺的需求。

更进一步的，所述第一次平坦化工艺的时间大于所述第二次平坦化工艺的时间。

更进一步的，所述第二次平坦化工艺的时间为10s至30s之间。

更进一步的，步骤S4中的快速热处理工艺的温度大于步骤S6中的所述保护膜层形成工艺的温度。

更进一步的，步骤S6中的所述保护膜层形成工艺的温度为350摄氏度，步骤S4中的所述快速热处理工艺的温度为400摄氏度。

更进一步的，所述凹槽为硅通孔。

在铜互连工艺中，通过在形成铜的保护膜层工艺前添加快速热处理工艺以及第二次平坦化工艺，既能提前释放出铜丘，又能使释放出的铜丘被消除，而避免保护膜层的形成工艺引起铜丘的出现而造成严重的产品可靠性问题，且工艺简单，对原工艺无影响，成本低，易于实现。

附图说明

图1为典型的包括铜通孔以及铜金属层的半导体器件的局部示意图。

图2为现有技术中形成保护膜层后的示意图。