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具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的先進(jìn)銅金屬互連技術(shù)中，通常使用多孔的碳氧化硅(SiCO)作為介電層的材料，同時(shí)在其上形成一致密的碳氮化硅(SiCN)層作為銅金屬擴(kuò)散阻擋層和蝕刻終止層。所述SiCN層在阻止銅金屬擴(kuò)散到多孔的SiCO層以及防止經(jīng)時(shí)介電擊穿方面起到至關(guān)重要的作用，同時(shí)作為蝕刻終止層，其與多孔SiCO的蝕刻選擇比大于8:1，可以很好地 控制通孔蝕刻的形狀。但是所述SiCN層會(huì)遇到等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的問題，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝形成所述SiCN層時(shí)的功率大于200W，會(huì)出現(xiàn)明顯的PID現(xiàn)象，影響所述SiCN層以及多孔SiCO層的電學(xué)特性。因此，需要提出一種改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法以降低PID誘導(dǎo)生成的電流對(duì)器件的損傷。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)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)體襯底上形成一絕緣層，且在所述絕緣層中形成銅金屬互連線；在所述絕緣層以及銅金屬互連線上形成富硅氮化硅層；在所述富硅氮化硅層上形成熱氧化物層；在所述熱氧化物層上形成摻雜氮的碳化硅層。優(yōu)選地，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述富硅氮化硅層。優(yōu)選地，形成所述富硅氮化硅層的前體材料包括硅烷和氨氣。優(yōu)選地，所述硅烷的流量為100-1000sccm ;所述氨氣的流量為100-500sccm。優(yōu)選地，所述化學(xué)氣相沉積過程是在壓力l-7Torr，功率50-100W的條件下進(jìn)行的。優(yōu)選地，所述富硅氮化硅層的厚度為30-150埃。優(yōu)選地，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述熱氧化物層。優(yōu)選地，形成所述熱氧化物層的前體材料包括四乙氧基硅烷和臭氧。優(yōu)選地，所述四乙氧基硅烷的流量為50-500SCCm ;所述臭氧的流量為50_1000sccmo優(yōu)選地，所述化學(xué)氣相沉積過程是在壓力1-7Τ01Γ的條件下進(jìn)行的。優(yōu)選地，所述熱氧化物層的厚度為100-500埃。優(yōu)選地，采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述摻雜氮的碳化硅層。優(yōu)選地，所述摻雜氮的碳化娃層的厚度為50-300埃。優(yōu)選地，所述富硅氮化硅層和所述熱氧化物層構(gòu)成雙層銅金屬擴(kuò)散阻擋層。
優(yōu)選地，所述摻雜氮的碳化硅層構(gòu)成通孔蝕刻終止層。優(yōu)選地，所述絕緣層為具有低介電常數(shù)的材料層。根據(jù)本發(fā)明，可以有效改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)所誘導(dǎo)生成的電流對(duì)器件的損害。


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(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中
圖IA-圖ID為本發(fā)明提出的采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法的各步驟的示意性剖面 圖2為本發(fā)明提出的采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法的流程圖。
具體實(shí)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(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)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(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)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)明如何采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)。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(shí)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(shí)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(shí)，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(gè)或多個(gè)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?qǐng)DIA-圖ID和圖2來描述本發(fā)明提出的采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法的詳細(xì)步驟。參照?qǐng)DIA-圖1D，其中示出了本發(fā)明提出的采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)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(shí)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，形成有各種元件，為了簡化，圖示中予以省略，這里僅示出一絕緣層101，其通常為具有低介電常數(shù)的材料層。所述絕緣層101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，于所述絕緣層101上，并填滿所述絕緣層101中的溝槽。采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除多余的銅金屬層，研磨到所述絕緣層101的表面終止，在所述絕緣層101中形成銅金屬互連線102。
接著，如圖IB所示，在所述絕緣層101以及銅金屬互連線102上形成一富硅氮化娃層103。米用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述富娃氮化娃層103,其中，用娃燒(SiH4)和氨氣(NH3)作為形成所述富硅氮化硅層103的前體材料。所述化學(xué)氣相沉積工藝的具體工藝參數(shù)如下壓力l_7Torr，功率50-100W，SiH4的流量為100-1000sccm,NH3的流量為100_500sccm。沉積形成的所述富娃氮化娃層103的厚度為30-150埃。
接著，如圖IC所示，在所述富硅氮化硅層103上形成一熱氧化物層104。采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述熱氧化物層104，其中，用四乙氧基硅烷(TEOS)和臭氧(O3)作為形成所述熱氧化物層104的前體材料。所述化學(xué)氣相沉積工藝的具體工藝參數(shù)如下壓力l_7Torr，TEOS的流量為50-500sccm,03的流量為50-1000sccm。沉積形成的所述熱氧化物層104的厚度為100-500埃。接著，如圖ID所示，在所述熱氧化物層104上形成一摻雜氮的碳化硅層105。采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述摻雜氮的碳化硅層105，其中，用三甲基硅烷(3MS)和氨氣(NH3)作為形成所述摻雜氮的碳化娃層105的前體材料。所述化學(xué)氣相沉積工藝的具體工藝參數(shù)如下壓力O. 2-0. 9Torr，3MS的流量為100-1000sccm, NH3的流量為100-1000sccm。沉積形成的所述摻雜氮的碳化娃層105的厚度為50-300埃。至此，完成了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法實(shí)施的全部工藝步驟，形成具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層所述富硅氮化硅層103和熱氧化物層104構(gòu)成雙層銅金屬擴(kuò)散阻擋層，其中，所述富硅氮化硅層還起到阻止所述熱氧化物層中的氧擴(kuò)散的作用，所述熱氧化物層可以改善等離子體誘導(dǎo)損傷；所述摻雜氮的碳化硅層105作為通孔蝕刻終止層，所述熱氧化物層104也可以起到通孔蝕刻終止的作用。由于形成所述富硅氮化硅層時(shí)所需的功率較低(50-100W)以及形成所述熱氧化物層時(shí)不需要采用等離子體沉積的方式，因而可以降低PID誘導(dǎo)生成的電流對(duì)器件的損傷。參照?qǐng)D2，其中示出了本發(fā)明提出的采用具有新結(jié)構(gòu)的銅金屬擴(kuò)散阻擋層以改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)的方法的流程圖，用于簡要示出整個(gè)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)體襯底上形成絕緣層，且在所述絕緣層中形成銅金屬互連線；
在步驟202中，在所述絕緣層以及銅金屬互連線上形成富硅氮化硅層；
在步驟203中，在所述富硅氮化硅層上形成熱氧化物層；
在步驟204中，在所述熱氧化物層上形成摻雜氮的碳化硅層。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)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(shí)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(shí)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(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)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)體襯底上形成一絕緣層，且在所述絕緣層中形成銅金屬互連線； 在所述絕緣層以及銅金屬互連線上形成富硅氮化硅層； 在所述富硅氮化硅層上形成熱氧化物層； 在所述熱氧化物層上形成摻雜氮的碳化硅層。
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富硅氮化娃層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，形成所述富硅氮化硅層的前體材料包括硅烷和氨氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述硅烷的流量為lOO-lOOOsccm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述氨氣的流量為100-500sCCm。
6.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l-7Torr，功率50-1OOW的條件下進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述富硅氮化硅層的厚度為30-150埃。
8.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熱氧化物層。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的方法，其特征在于，形成所述熱氧化物層的前體材料包括四乙氧基硅烷和臭氧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述四乙氧基硅烷的流量為50_500sccmo
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述臭氧的流量為50-1000SCCm。
12.根據(jù)權(quán)利要求8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l-7Torr的條件下進(jìn)行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的方法，其特征在于，所述熱氧化物層的厚度為100-500埃。
14.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摻雜氮的碳化硅層。
15.根據(jù)權(quán)利要求I或14所述的方法，其特征在于，所述摻雜氮的碳化硅層的厚度為50-300 埃。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述富硅氮化硅層和所述熱氧化物層構(gòu)成雙層銅金屬擴(kuò)散阻擋層。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述摻雜氮的碳化硅層構(gòu)成通孔蝕刻終止層。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述絕緣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)體襯底上形成一絕緣層，且在所述絕緣層中形成銅金屬互連線；在所述絕緣層以及銅金屬互連線上形成富硅氮化硅層；在所述富硅氮化硅層上形成熱氧化物層；在所述熱氧化物層上形成摻雜氮的碳化硅層。根據(jù)本發(fā)明，所述富硅氮化硅層和所述熱氧化物層構(gòu)成雙層銅金屬擴(kuò)散阻擋層，所述熱氧化物層可以有效改善等離子體誘導(dǎo)損傷(PID)所誘導(dǎo)生成的電流對(duì)器件的損害。
文檔編號(hào)H01L21/314GK102915952SQ20111022235
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者周鳴 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司