專利名稱：一種半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法。
背景技術(shù)：
隨著IC制造集成度的不斷提高，MOS器件的柵氧化層變得越來越薄。雖然工作電壓得以降低，但是器件的日益微型化以及性能的不斷提高使得施加于柵氧化層的電場強度更高。電場強度越高，柵氧化層漏電現(xiàn)象越嚴(yán)重，發(fā)生經(jīng)時介電擊穿(TDDB)的時間越短，因此，對柵氧化層可靠性的要求越來越高。影響柵氧化層可靠性的因素很多，例如柵氧化層本身構(gòu)成材料的性能、形成柵氧化層的方法、后續(xù)工藝對柵氧化層的影響(例如應(yīng)力影響)等。有研究表明，在實施銅金屬互 連工藝之后，通過電荷泵(charge-pumping)方法測定的柵氧化層的界面陷阱密度增大，即柵氧化層中的缺陷增多，缺陷數(shù)目的增多使得柵氧化層的漏電現(xiàn)象增多，進而發(fā)生經(jīng)時介電擊穿(TDDB)的可能性大大提高。這是由于實施銅金屬互連工藝的過程中需要形成阻止銅金屬擴散的阻擋層，用于阻止下層銅金屬向上層介電層以及上層銅金屬向下層介電層的擴散，通常采用氮化硅作為所述銅金屬擴散阻擋層的材料，形成氮化硅通常通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)使硅烷(SiH4)與氨氣(NH3)發(fā)生反應(yīng)來制備。這種方法制備的氮化硅中存在大量的硅氫鍵(Si-H)，其中的氫在電場的作用下可以通過銅金屬擴散到柵氧化層中，誘導(dǎo)柵氧化層產(chǎn)生缺陷，進而影響柵氧化層的可靠性。因此，需要提出一種方法以形成新的銅金屬擴散阻擋層，以避免氫誘導(dǎo)柵氧化層產(chǎn)生漏電，影響柵氧化層的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，且在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有源/漏區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層，且在所述介電層中形成銅金屬互連線；在所述介電層以及銅金屬互連線上形成銅擴散阻擋層，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料包括六甲基二硅氮燒。優(yōu)選地，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述銅擴散阻擋層。優(yōu)選地，六甲基二硅氮烷的流量為100-1000sccm。優(yōu)選地，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料還包括氰胺。優(yōu)選地，氰胺的流量為100-1000sccm。優(yōu)選地，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料還包括氨氣。優(yōu)選地，氨氣的流量為100-1000sccm。優(yōu)選地，采用氦氣作為所述化學(xué)氣相沉積的載氣。優(yōu)選地,氦氣的流量為1000_2000sccm。
優(yōu)選地，所述化學(xué)氣相沉積過程是在壓力3_7Torr，功率150-1000W的條件下進行的。優(yōu)選地，所述銅擴散阻擋層的厚度為100-2000埃。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。優(yōu)選地，所述柵極介電層為柵氧化層。優(yōu)選地，所述介電層為具有低介電常數(shù)的材料層。根據(jù)本發(fā)明，可以有效避免氫通過銅金屬擴散進入柵氧化層，誘導(dǎo)柵氧化層產(chǎn)生漏電，提高柵氧化層的可靠性。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中
圖IA-圖IC為本發(fā)明提出的采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法的各步驟的示意性剖面 圖2為本發(fā)明提出的采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法的流程圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明如何采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層的漏電現(xiàn)象。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。下面，參照圖IA-圖IC和圖2來描述本發(fā)明提出的采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法的詳細(xì)步驟。參照圖IA-圖1C，其中示出了本發(fā)明提出的采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法的各步驟的示意性剖面圖。首先，如圖IA所示，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)等。作為示例，在本實施例中，半導(dǎo)體襯底100選用單晶硅材料構(gòu)成。在半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離槽，埋層，以及各種阱(well)結(jié)構(gòu)，為了簡化，圖示中予以省略。在所述半導(dǎo)體襯底100上形成有柵極結(jié)構(gòu)102，作為一個示例，所述柵極結(jié)構(gòu)102包括自下而上依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。柵極介電層可以是氧化物層，例如，二氧化硅(SiO2)層；柵極材料層可以是多晶硅層；柵極硬掩蔽層可以是氧化物層。
此外，作為示例，在所述半導(dǎo)體襯底100上還形成有位于所述柵極結(jié)構(gòu)102兩側(cè)且緊靠柵極結(jié)構(gòu)的間隙壁結(jié)構(gòu)103。其中，間隙壁結(jié)構(gòu)可以包括至少一層氧化物層和/或至少
一層氮化物層。在所述柵極結(jié)構(gòu)102兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中分別形成源區(qū)104和漏區(qū)105。在形成所述柵極結(jié)構(gòu)102之前，可以在所述半導(dǎo)體襯底100上形成一氧化物層101，以使半導(dǎo)體襯底100在后續(xù)工藝步驟中免受不必要的損耗。接著，如圖IB所示，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成一介電層106，其通常為具有低介電常數(shù)的材料層，本實施例中采用氧化硅層。所述介電層106中形成有用于填充金屬互連線的溝槽。沉積一金屬層，例如銅金屬層，于所述介電層106上，并填滿所述介電層106中的溝槽。采用化學(xué)機械研磨工藝去除多余的銅金屬層，研磨到所述介電層106的表面終止，在所述介電層106中形成銅金屬互連線107。接著，如圖IC所示，在所述介電層106以及銅金屬互連線107上形成一阻擋層108。所述阻擋層108用于阻止下層銅金屬向上層介電層以及上層銅金屬向下層介電層的擴散。采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述阻擋層108，其中，用氦氣(He)作為化學(xué)氣相沉積的載氣，用六甲基二硅氮烷(C6H19NSi2)、氰胺(CH2N2)和氨氣(NH3)作為形成所述阻擋層108的前體材料，C6H19NSi2, CH2N2和NH3發(fā)生反應(yīng)形成碳氮化硅(SixCyNz)作為所述阻擋層108的材料，降低氫對柵氧化層可靠性的影響。所述化學(xué)氣相沉積工藝的具體工藝參數(shù)如下壓力3_7Torr，功率150-1000W，C6H19NSi2 的流量為 100-1000sccm, CH2N2 的流量為 100-1000sccm，NH3 的流量為100-1000sccm,He的流量為1000-2000sccm。沉積形成的所述阻擋層108的厚度為100-2000埃。至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的方法實施的全部工藝步驟，根據(jù)本發(fā)明，可以有效避免氫通過銅金屬擴散進入柵氧化層，誘導(dǎo)柵氧化層產(chǎn)生漏電，提高柵氧化層的
可靠性。參照圖2，其中示出了本發(fā)明提出的采用新的銅金屬擴散阻擋層以改善柵氧化層漏電現(xiàn)象的方法的流程圖，用于簡要示出整個制造工藝的流程。在步驟201中，提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，且在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有源/漏區(qū)；
在步驟202中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層，且在所述介電層中形成銅金屬互連線.
在步驟203中，在所述介電層以及銅金屬互連線上形成銅擴散阻擋層，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料包括六甲基二硅氮烷、氰胺和氨氣。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所 界定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，且在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有源/漏區(qū)； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層，且在所述介電層中形成銅金屬互連線； 在所述介電層以及銅金屬互連線上形成銅擴散阻擋層，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料包括六甲基二硅氮烷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述銅擴散阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，六甲基二硅氮烷的流量為lOO-lOOOsccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料還包括氰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，氰胺的流量為lOO-lOOOsccm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料還包括氨氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，氨氣的流量為lOO-lOOOsccm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用氦氣作為所述化學(xué)氣相沉積的載氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，氦氣的流量為1000-2000sCCm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積過程是在壓力3 7Torr，功率150-1000W的條件下進行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述銅擴散阻擋層的厚度為100-2000 埃。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述柵極介電層為柵氧化層。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述介電層為具有低介電常數(shù)的材料層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)，且在所述柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有源/漏區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層，且在所述介電層中形成銅金屬互連線；在所述介電層以及銅金屬互連線上形成銅擴散阻擋層，形成所述銅擴散阻擋層的前體材料包括六甲基二硅氮烷、氰胺和氨氣。根據(jù)本發(fā)明，可以有效避免氫通過銅金屬擴散進入柵氧化層，誘導(dǎo)柵氧化層產(chǎn)生漏電，提高柵氧化層的可靠性。
文檔編號H01L21/768GK102881631SQ20111019550
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者周鳴, 洪中山 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司