專利名稱：銅互連方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種銅互連方法。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，半導(dǎo)體制造工藝得到了飛速發(fā)展，在半導(dǎo)體制造流程 中，涉及銅互連工藝，其實(shí)現(xiàn)主要包括以下步驟步驟11 在硅片上沉積介質(zhì)層。由于可以有效減小RC延遲，抑制串?dāng)_和降低功耗，現(xiàn)有技術(shù)中多采用具有低介電 常數(shù)(low-k)的材料作為介質(zhì)層，后續(xù)的通孔即制作在介質(zhì)層上。步驟12 采用刻蝕工藝在介質(zhì)層上形成通孔。該通孔用于在后續(xù)工藝流程中容納形成的銅導(dǎo)線。圖1為現(xiàn)有形成通孔后的硅片 示意圖。本步驟中，首先通過(guò)光刻工藝在介質(zhì)層上形成待刻蝕的圖形，然后，通過(guò)刻蝕工藝 形成通孔。其中，光刻工藝的實(shí)現(xiàn)主要包括氣相成底膜、旋涂光刻膠、對(duì)準(zhǔn)、曝光和顯影等。 刻蝕完成后，需要去除硅片上剩余的光刻膠。通常，刻蝕和去除光刻膠的過(guò)程均在同一反應(yīng) 腔內(nèi)進(jìn)行?，F(xiàn)有技術(shù)中，多利用二氧化碳(CO2)來(lái)去除光刻膠，具體去除過(guò)程如下圖2為現(xiàn)有反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，反應(yīng)腔內(nèi)主要包括用于輸入氣體 的進(jìn)氣口、用于放置硅片的靜電吸盤、用于將輸入氣體電離為等離子體的電極，以及用于控 制反應(yīng)腔內(nèi)的氣壓和排除反應(yīng)腔內(nèi)的氣體的真空泵(未圖示，位于反應(yīng)腔外，通過(guò)接口與 反應(yīng)腔相連)。將硅片放置在靜電吸盤上，然后，反應(yīng)腔上方的進(jìn)氣口輸入CO2氣體，電極將所輸 入的氣體電離為等離子體，之后，電離出的氧離子與光刻膠中的有機(jī)成份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生 成CO2等氣體，并通過(guò)真空泵將所生成的氣體排出反應(yīng)腔，以達(dá)到去除光刻膠的目的。步驟13 采用物理氣相沉積(PVD)在通孔內(nèi)壁依次沉積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層。在實(shí)際應(yīng)用中，擴(kuò)散阻擋層可為上下層疊的氮化鉭(TaN)層和鉭(Ta)層，或?yàn)樯?下層疊的氮化鈦(TiN)層和鈦(Ti)層等。其中，擴(kuò)散阻擋層是為了阻止后續(xù)銅向介質(zhì)層中擴(kuò)散；銅籽晶層是作為電鍍的陰 極，為后續(xù)長(zhǎng)銅互連層作準(zhǔn)備。步驟14 采用電化學(xué)鍍(ECP)在通孔內(nèi)以及介質(zhì)層上長(zhǎng)銅互連層。步驟15 采用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)將銅互連層研磨至介質(zhì)層表面，形成銅導(dǎo)線，如 圖3所示。但是，上述工藝流程在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在一定的問(wèn)題步驟12中，在去除光刻膠 的過(guò)程中，電離出的碳離子會(huì)和某些物質(zhì)，如low-k材料中的氫元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而在 反應(yīng)腔內(nèi)壁上留下碳?xì)埩粑铮罄m(xù)這些碳?xì)埩粑锟赡馨l(fā)生脫落，從而附著在硅片表面，導(dǎo) 致硅片上出現(xiàn)缺陷。
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為此，現(xiàn)有工藝中，在去除光刻膠之前，需要先對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗，即刻蝕完成后， 將硅片從反應(yīng)腔中取出，然后通過(guò)圖2所示進(jìn)氣口向反應(yīng)腔內(nèi)輸入氧氣(O2)，并通過(guò)電極電 離為等離子體，之后，電離出的等離子體與碳?xì)埩粑锇l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CO2等氣體，通過(guò)真 空泵排除，從而達(dá)到去除碳?xì)埩粑锏哪康?。但是，這種方式的去除效果并不理想，因?yàn)榈入x 子體在反應(yīng)腔內(nèi)的分布情況受電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力的影響，而現(xiàn)有工藝中，電極 的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力都是固定的，那么相應(yīng)地，等離子體在反應(yīng)腔內(nèi)的分布情況也將 是固定的(通常分布在靠近電極的區(qū)域)，這樣，對(duì)于反應(yīng)腔內(nèi)壁的不同區(qū)域來(lái)說(shuō)，可能有 的區(qū)域等離子體分布較多，而有的區(qū)域等離子體分布較少，對(duì)于那些等離子體分布較少的 區(qū)域，碳?xì)埩粑锏娜コЧ赡芫蜁?huì)不理想。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種銅互連的方法，能夠較好地去除反應(yīng)腔內(nèi) 的碳?xì)埩粑?。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種銅互連方法，該方法包括在硅片上沉積介質(zhì)層，并利用刻蝕工藝在介質(zhì)層上形成通孔；將硅片從反應(yīng)腔內(nèi)取出；向反應(yīng)腔內(nèi)輸入預(yù)定氣體，通過(guò)位于反應(yīng)腔內(nèi)的電極將 所述氣體電離為等離子體，并利用所述等離子體對(duì)所述反應(yīng)腔進(jìn)行清洗；其中，清洗過(guò)程 中，所述電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變狀態(tài)；在通孔內(nèi)壁依次沉積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，并在通孔內(nèi)以及介質(zhì)層上長(zhǎng)銅互連 層；研磨銅互連層至介質(zhì)層表面，形成銅導(dǎo)線。較佳地，所述氣體為氧氣。較佳地，所述清洗過(guò)程的總時(shí)長(zhǎng)為20 30秒。較佳地，所述氣體的輸入速度為每分鐘1千 2千立方厘米。較佳地，所述連續(xù)改變?yōu)榫€性改變。可見(jiàn)，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗的過(guò)程中，讓電極的功率和反 應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變狀態(tài)，從而改變等離子體在反應(yīng)腔內(nèi) 的分布情況，以便更好地去除反應(yīng)腔內(nèi)的碳?xì)埩粑铩?br>

圖1為現(xiàn)有形成通孔后的硅片示意圖。圖2為現(xiàn)有反應(yīng)腔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為現(xiàn)有形成銅導(dǎo)線后的硅片示意圖。圖4為本發(fā)明方法實(shí)施例的流程圖。圖5為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述方案后硅片上的缺陷比較示意圖。
具體實(shí)施例方式針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種改進(jìn)后的銅互連方法，在對(duì)反應(yīng)腔 進(jìn)行清洗的過(guò)程中，讓電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變狀態(tài)，從而改變等離子體在反應(yīng)腔內(nèi)的分布情況，以便更好地去除反應(yīng)腔內(nèi)的碳?xì)埩粑铩槭贡景l(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖4為本發(fā)明方法實(shí)施例的流程圖。如圖4所示，包括以下步驟步驟41 在硅片上沉積介質(zhì)層。步驟42 采用刻蝕工藝在介質(zhì)層上形成通孔。步驟43 去除硅片表面的光刻膠，去除過(guò)程中，電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這 兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變的狀態(tài)。本步驟中，在刻蝕完成后，首先將硅片從圖2所示反應(yīng)腔內(nèi)取出，然后，通過(guò)進(jìn)氣 口向反應(yīng)腔內(nèi)輸入預(yù)定氣體，如02，并通過(guò)電極將輸入的氣體電離為等離子體，之后，利用 等離子體對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗，即使電離出的等離子體與反應(yīng)腔側(cè)壁上的碳?xì)埩粑锇l(fā)生化學(xué) 反應(yīng)，生成CO2等氣體，并通過(guò)真空泵排除，從而達(dá)到去除側(cè)壁上的碳?xì)埩粑锏哪康摹Ｕ麄€(gè)清洗過(guò)程大約需要20 30秒(s)，其中，進(jìn)氣口的進(jìn)氣速度可以在每分鐘1 千 2千立方厘米左右。整個(gè)清洗過(guò)程中，電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的 至少一個(gè)需要保持連續(xù)改變的狀態(tài)，較佳地，兩個(gè)參數(shù)可同時(shí)進(jìn)行連續(xù)改變。具體改變方式 可根據(jù)實(shí)際需要而定，比如，假設(shè)整個(gè)清洗過(guò)程持續(xù)20s，那么可按照線性方式連續(xù)進(jìn)行改 變。隨著功率和壓力連續(xù)發(fā)生變化，等離子體在反應(yīng)腔內(nèi)的分布情況也將發(fā)生連續(xù)變化。其 中，功率變化對(duì)等離子體分布的影響要大于壓力，具體來(lái)說(shuō)，功率的變化可使得原來(lái)主要分 布在電極附近的等離子體的分布區(qū)域變得更加廣泛，即在整個(gè)反應(yīng)腔內(nèi)分布的更為均勻， 而壓力的變化主要使生成的CO2等氣體能夠盡快排出，從而在一定程度上擴(kuò)大等離子體的 分布區(qū)域并加快等離子體與碳?xì)埩粑锏姆磻?yīng)速度。反應(yīng)腔清洗完成后，按照現(xiàn)有方式去除硅片表面的光刻膠。步驟44 在通孔內(nèi)壁依次沉積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，并在通孔內(nèi)以及介質(zhì)層上 長(zhǎng)銅互連層。步驟45 研磨銅互連層至介質(zhì)層表面，形成銅導(dǎo)線。步驟44和45的具體實(shí)現(xiàn)均與現(xiàn)有技術(shù)中相同，不再贅述。反應(yīng)腔側(cè)壁上的碳?xì)埩粑餃p少，碳?xì)埩粑锇l(fā)生脫落的可能性也隨之降低，而碳?xì)?留物脫落以后，落在硅片表面，將成為硅片上的缺陷，那么相應(yīng)地，采用本發(fā)明所述方案后， 硅片上的缺陷數(shù)也將減少。圖5為采用現(xiàn)有以及本發(fā)明所述方案后硅片上的缺陷比較示意 圖。如圖5所示，其中的橫軸表示不同的日期(月/日)，縱軸表示硅片上的缺陷數(shù)；分界 線左側(cè)表示采用現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量到的硅片上的缺陷數(shù)，分界線右側(cè)表示采用本發(fā)明所述方案 測(cè)量到的硅片上的缺陷數(shù)，可以看出，采用本發(fā)明所述方案后，缺陷數(shù)有了明顯降低。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銅互連方法，該方法包括在硅片上沉積介質(zhì)層，利用刻蝕工藝在介質(zhì)層上形成通孔；將硅片從反應(yīng)腔內(nèi)取出；向反應(yīng)腔內(nèi)輸入預(yù)定氣體，通過(guò)位于反應(yīng)腔內(nèi)的電極將所述 氣體電離為等離子體，并利用所述等離子體對(duì)所述反應(yīng)腔進(jìn)行清洗；其中，清洗過(guò)程中，所 述電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變狀態(tài)；在通孔內(nèi)壁依次沉積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，并在通孔內(nèi)以及介質(zhì)層上長(zhǎng)銅互連層； 研磨銅互連層至介質(zhì)層表面，形成銅導(dǎo)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣體為氧氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述清洗過(guò)程的總時(shí)長(zhǎng)為20 30秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氣體的輸入速度為每分鐘1千 2千立方厘米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)改變?yōu)榫€性改變。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銅互連方法，包括在硅片上沉積介質(zhì)層，并利用刻蝕工藝在介質(zhì)層上形成通孔；將硅片從反應(yīng)腔內(nèi)取出；向反應(yīng)腔內(nèi)輸入預(yù)定氣體，通過(guò)位于反應(yīng)腔內(nèi)的電極將所述氣體電離為等離子體，并利用所述等離子體對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行清洗；其中，清洗過(guò)程中，所述電極的功率和反應(yīng)腔內(nèi)的壓力這兩個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)保持連續(xù)改變狀態(tài)；在通孔內(nèi)壁依次沉積擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層，并在通孔內(nèi)以及介質(zhì)層上長(zhǎng)銅互連層；研磨銅互連層至介質(zhì)層表面，形成銅導(dǎo)線。應(yīng)用本發(fā)明所述方法，能夠較好地去除反應(yīng)腔內(nèi)的碳?xì)埩粑铩?br> 文檔編號(hào)H01L21/768GK102005410SQ20091019495
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者孫武, 尹曉明, 張海洋, 王新鵬 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司