專利名稱：能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙鑲嵌工藝方法，特別涉及一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn) 生缺陷的方法。
背景技術(shù)：
0. 35微米的ULSI組件的主要內(nèi)聯(lián)機(jī)(interconnect)工藝，是以濺射(sputter d印osition) 法沉積鋁-硅-銅(A1-Si-Cu)合金，而進(jìn)入0.25微米ULSI組件的金屬化工藝，為更進(jìn)一步降 低電阻-電容時(shí)間延遲(RC time delay)和電致遷移、應(yīng)力遷移(electromigration)，因而導(dǎo) 入電阻系數(shù)為1.67ixQ-cm，熔點(diǎn)為1085°C，所能承受的電流密度相較于鋁-硅-銅合金所能 承受值更高，在設(shè)計(jì)上可以做得更細(xì)，而使組件的積集度更高的銅工藝。
但以銅作為導(dǎo)線材料時(shí)，卻因?yàn)殂~的鹵化物蒸氣壓不夠高，造成不容易以現(xiàn)有刻蝕技術(shù) 來進(jìn)行銅導(dǎo)線圖刻的缺點(diǎn)，所以一般皆使用雙鑲嵌工藝來同時(shí)完成銅的導(dǎo)線與插塞的工藝。 但是雙鑲嵌工藝于銅導(dǎo)線層沉積后需進(jìn)行一平坦化工藝，以獲得一較全面平坦之銅導(dǎo)線層， 但此平坦化工藝往往因?yàn)殂~導(dǎo)體層自身具有一定張應(yīng)力，而使得平坦化工藝時(shí)，容易于銅導(dǎo) 線外觀形態(tài)上產(chǎn)生缺陷。
因此，本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題，提出一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)于平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺 陷的方法，以解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法， 在形成銅導(dǎo)線層后，以一等離子對(duì)銅導(dǎo)線層進(jìn)行一表面前處理，接著再進(jìn)行一退火工藝，來 使銅導(dǎo)線層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，而避免銅導(dǎo)線層在化學(xué)機(jī)械拋光工藝時(shí)，會(huì)產(chǎn)生形態(tài)缺陷的問題。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法， 其能夠獲得較佳的銅導(dǎo)線形態(tài)。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明在一具有M0S組件的半導(dǎo)體基底上依次形成有一銅金屬層、 一第 一刻蝕終止層、 一第一介電層、 一第二刻蝕終止層及一第二介電層；對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行刻蝕 以形成一貫穿第一介電層與第二刻蝕終止層的中介窗，以及一貫穿第二介電層且底部與中介
窗相連接之溝槽；在半導(dǎo)體基底上進(jìn)行銅導(dǎo)線層的沉積，來形成一填滿溝槽與中介窗的銅導(dǎo) 線層，再對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行一等離子表面前處理，然后再進(jìn)行一退火處理；最后對(duì)半導(dǎo)體基 底進(jìn)行一平坦化工藝，以移除位于溝槽與中介窗外多余的銅導(dǎo)線層。
本發(fā)明利用一等離子來對(duì)銅導(dǎo)線層表面進(jìn)行表面前處理，然后再進(jìn)行退火工藝，使經(jīng)退 火工藝后的銅導(dǎo)線層應(yīng)力傾向?yàn)閴嚎s應(yīng)力，改變了銅導(dǎo)線層的應(yīng)力傾向，從而避免了在進(jìn)行 平坦化工藝時(shí)，可能對(duì)銅導(dǎo)線層造成的損傷。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1至圖5為本發(fā)明在半導(dǎo)體基底上形成具中介窗與溝槽之雙鑲嵌結(jié)構(gòu)輪廓的各步驟構(gòu) 造剖視圖。
圖6為本發(fā)明對(duì)銅導(dǎo)線層進(jìn)行應(yīng)力改變的流程示意圖。
圖7為本發(fā)明進(jìn)行應(yīng)力改變后填充滿雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的銅導(dǎo)線層示意圖。
圖8為對(duì)銅導(dǎo)線層進(jìn)行平坦化工藝后的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)號(hào)對(duì)照說明
10半導(dǎo)體基底
12銅導(dǎo)體層
14第一刻蝕終止層
16第一介電層
18第二刻蝕終止層
20第二介電層
22圖1案化光致抗蝕涂層
24刻蝕窗
26中介窗 28刻蝕窗
30圖2案化光致抗蝕涂層
32溝槽
34溝槽
36銅導(dǎo)線層
38銅導(dǎo)線雙鑲嵌結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，在通常的銅導(dǎo)線 層沉積后的退火工藝前，加入一銅導(dǎo)線層表面前處理的工藝，來改變銅導(dǎo)線層的應(yīng)力傾向， 其詳細(xì)的工藝請(qǐng)參閱圖1至圖8，它是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例各個(gè)步驟構(gòu)造剖視圖與流程示意圖。但是，在此先聲明本實(shí)施方式所描述的只是本發(fā)明的一實(shí)施例，例如對(duì)于溝槽與中介窗 的刻蝕方式，并不是本發(fā)明的重點(diǎn)所在，因此在此只是例舉一較為常見的溝槽與中介窗刻蝕 方式來進(jìn)行說明，但并不能以此限定本發(fā)明。
首先請(qǐng)參閱圖1，在一己形成有MOS等基礎(chǔ)組件(圖中未示)的半導(dǎo)體基底IO上依次沉積 一銅金屬層12、 一第一刻蝕終止層14、 一第一介電層16、 一第二刻蝕終止層18及一第二介 電層20，其中第一刻蝕終止層14、第二刻蝕終止層18的材料可以是氮化硅，第一介電層16、 第二介電層20的材料可以為氟硅玻璃(FSG)。
請(qǐng)參閱圖2，在第二介電層20上形成一圖1案化光致抗蝕涂層22，圖l案化光致抗蝕涂 層22的刻蝕窗24定義出中介窗的尺寸與大小。以圖l案化光致抗蝕涂層22為掩膜，對(duì)半導(dǎo) 體基底10進(jìn)行刻蝕，以形成一貫穿第二介電層20、第二刻蝕終止層18及第一介電層16之中 介窗26，如第三圖所示。
請(qǐng)參閱圖4，移除圖l案化光致抗蝕涂層22，然后于半導(dǎo)體基底IO上形成一具有較刻蝕 窗24尺寸大之刻蝕窗28的圖2案化光致抗蝕涂層30，以圖2案化光致抗蝕涂層30為掩膜， 對(duì)該第二介電層20進(jìn)行刻蝕，以形成一溝槽32與一貫穿第二介電層20且與中介窗26相連 接的溝槽34，然后移除圖2案化光致抗蝕涂層30，形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。
接著，請(qǐng)參閱圖6，它是在銅導(dǎo)線層沉積后對(duì)銅導(dǎo)線層所進(jìn)行的應(yīng)力改善的工藝流程，并 同時(shí)參閱圖7所示，首先，如步驟S10所示，先進(jìn)行銅導(dǎo)線層36的沉積，其中，在進(jìn)行銅導(dǎo) 線層36沉積時(shí)，先在半導(dǎo)體基底10上依次沉積一材料為鉭或氮化鉭的金屬停止層(圖中未 示)， 一銅種晶層(圖中未示)與一銅導(dǎo)線層36，然后再如步驟S12所示，以一等離子對(duì)銅導(dǎo)線 層36進(jìn)行一表面前處理，然后再如步驟S14，對(duì)半導(dǎo)體基底10進(jìn)行退火，以形成如圖7所示 的一填充中介窗26與溝槽34的銅導(dǎo)線層36。
最后，對(duì)半導(dǎo)體基底10進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械拋光工藝，以移除位于第二介電層20上多余的 銅導(dǎo)線層36、銅種晶層、金屬停止層(barrier layer )與部分的第二介電層20，以求全面 的平坦化，形成如圖8所示的填滿溝槽32、 34與中介窗26的銅導(dǎo)線雙鑲嵌結(jié)構(gòu)38。
此時(shí)，因?yàn)橐缘入x子對(duì)銅導(dǎo)線層36進(jìn)行表面前處理時(shí)，會(huì)在銅導(dǎo)線層36表面的晶粒內(nèi) 形成一殘留的應(yīng)力，因此，在進(jìn)行退火工藝重整晶粒大小時(shí)，此殘留的應(yīng)力將使銅導(dǎo)線層36 表層的晶粒具有一壓縮應(yīng)力，從而避免了通常的銅導(dǎo)線層36因張應(yīng)力的因素，而使得在化學(xué) 機(jī)械拋光的平坦化工藝時(shí)引起表面形態(tài)缺陷。
綜上所述，本發(fā)明提供的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)于平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，它利用 等離子對(duì)銅導(dǎo)線層進(jìn)行一表面前處理，而使銅導(dǎo)線層表面的晶粒殘留一壓縮應(yīng)力，從而抵抗 銅導(dǎo)線本身因應(yīng)力而具有一向外的作用力(pull out force),進(jìn)而改善了在化學(xué)機(jī)械拋光工 藝時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺陷形態(tài)的缺點(diǎn)。
以上所述的僅為本發(fā)明一較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，因此凡依 照本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所作的等同變化與修飾，均應(yīng)涵蓋在
本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于包括以下步驟提供一具有MOS組件的半導(dǎo)體基底，其上依次形成有一銅金屬層、一第一刻蝕終止層、一第一介電層、一第二刻蝕終止層及一第二介電層；對(duì)該半導(dǎo)體基底進(jìn)行一刻蝕工藝，以形成一溝槽與一中介窗，其中該中介窗貫穿該第一介電層與該第二刻蝕終止層，該溝槽貫穿該第二介電層且底部與該中介窗相連接；在該半導(dǎo)體基底上沉積一銅導(dǎo)線層；對(duì)該半導(dǎo)體基底依次進(jìn)行一等離子表面前處理與一退火工藝；以及對(duì)該半導(dǎo)體基底進(jìn)行一平坦化工藝，以移除該溝槽外多余的該銅導(dǎo)線層與部分該第二介電層，以獲得一填滿該溝槽與該中介窗的銅金屬導(dǎo)線。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于-所述第一介電層的材料為氟硅玻璃。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于:所述第二介電層的材料為氟硅玻璃。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于:所述第一刻蝕終止層的材料為氮化硅。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1項(xiàng)所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在 f:所述第二刻蝕終止層的材料為氮化硅。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于-所述刻蝕工藝包括下列步驟-在所述第二介電層上形成一第一圖案化光致抗蝕涂層；以該第一圖案化光致抗蝕涂層為掩膜對(duì)該第二介電層、該第二刻蝕終止層及該第一介電層 進(jìn)行刻蝕，以形成一中介窗；移除該圖案化第一光致抗蝕涂層，在該半導(dǎo)體基底上形成一第二圖案化光致抗蝕涂層；以 及以該第二圖案化光致抗蝕涂層為掩膜，對(duì)該第二介電層進(jìn)行刻蝕，以形成一溝槽。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于 所述沉積該銅導(dǎo)線層前，還包括在該半導(dǎo)體基底上依次沉積一停止層以及一銅種晶層步驟。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于-所述停止層的材料選自鉭、氮化鉭。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，其特征在于所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械拋光法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能避免銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)在平坦化工藝時(shí)產(chǎn)生缺陷的方法，在完成銅導(dǎo)線層沉積后，利用一等離子對(duì)銅導(dǎo)線層進(jìn)行表面前處理，再進(jìn)行之退火工藝，使經(jīng)退火工藝后的銅導(dǎo)線層應(yīng)力傾向?yàn)閴嚎s應(yīng)力，以避免通常銅導(dǎo)線層因自身的張應(yīng)力導(dǎo)致在平坦化工藝可能產(chǎn)生的形態(tài)缺陷。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101114607SQ20061002947
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者楊織森 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司