[发明专利]电镀铜填充工艺方法

权利要求书

1.一种电镀铜填充工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、形成开口图形；

步骤二、形成铜籽晶层，所述铜籽晶层覆盖在所述开口的内侧表面并延伸到所述开口外部的表面上，在所述开口的顶角处形成有由所述铜籽晶层向所述开口内部突出形成的悬垂物；

步骤三、对所述铜籽晶层进行退火回流处理，使所述开口顶角的悬垂物减少或消失，以提高后续电镀铜工艺的填充能力；

步骤四、在形成所述铜籽晶层到下一步的电镀铜工艺之间具有等待时间，在所述等待时间范围内，所述铜籽晶层的表面会被氧化形成氧化铜；

步骤五、在进行所述电镀铜工艺之前增加一步还原工艺，之后再进行所述电镀铜工艺将铜层填充到所述开口中；所述还原工艺将所述铜籽晶层表面的氧化铜还原成铜，以消除在所述电镀铜工艺时在所述铜籽晶层表面具有氧化铜并使所述开口的内侧表面各位置的所述铜籽晶层的厚度得到保持。

2.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：在步骤二中形成所述铜籽晶层之前还包括形成铜扩散阻挡层的步骤，所述铜扩散阻挡层形成在所述开口的内侧表面，所述铜籽晶层形成在所述铜扩散阻挡层的表面。

3.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：采用物理气相沉积工艺方法形成所述铜籽晶层。

4.如权利要求2所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：采用物理气相沉积工艺方法形成所述铜扩散阻挡层。

5.如权利要求2所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述铜扩散阻挡层的材料包括Ta或TaN。

6.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：步骤四中的所述还原工艺采用氨水处理。

7.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：步骤一中的所述开口为沟槽或者为通孔开口。

8.如权利要求7所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：步骤一中所述开口形成在所述层间膜中。

9.如权利要求8所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：步骤二中所述铜籽晶层还延伸到所述开口区域外的所述层间膜表面上；

步骤五中填充的所述铜层还延伸到所述开口外的所述层间膜的表面上，在步骤五之后还包括进行铜的化学机械研磨工艺将所述开口外的所述层间膜表面上的所述铜层去除以及将所述开口区域的所述铜层表面研磨到和所述层间膜表面相平。

10.如权利要求9所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述层间膜包括多层，由填充于所述层间膜的所述沟槽中的所述铜层作为正面金属连线，通孔由填充于所述层间膜的所述通孔开口中铜形成。

11.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：步骤五中所述电镀铜工艺采用酸性溶液。

12.如权利要求11所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述电镀铜工艺采用的酸性溶液包括硫酸。

13.如权利要求10所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述层间膜的材料为氧化层或介电常数低于所述氧化层的介质层。

14.如权利要求10所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：最底层所述层间膜形成于半导体衬底表面，最底层所述层间膜中形成的所述正面金属连线通过所述通孔连接底部的掺杂区；

最底层之上的各层所述层间膜分别形成于已经形成有所述正面金属连线的前一层的所述层间膜之上。

15.如权利要求1所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

16.如权利要求7所述的电镀铜填充工艺方法，其特征在于：所述开口应用于22nm、20nm以及16nm以下技术节点的工艺中。