[发明专利]一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法。

背景技术

随着集成电路中半导体关键尺寸的逐渐缩小，其集成度在不断的提高，后段的互联材料也逐渐由铝过渡到了铜；由于铜较铝具有更低的电阻率和更高的抗电迁移能力，因此，其在深亚微米技术中得到了广泛的应用。伴随着铜的应用，为了降低互连结构中的寄生电容，具有低介电常数（Low-K）的材料得到普遍的应用和发展。

但是，低介电常数材料通常比较疏松，并且与铜导线的粘结性能较差，在现有技术中，通常会在铜导线与低介电常数薄膜之间淀积一层铜介电质保护层来增强其之间的粘合力；目前主要通过等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，简称PECVD）工艺淀积掺氮的碳化硅作为铜介电质保护层。

由于，PECVD是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，且等离子化学活性很强，很容易发生反应；在基片上淀积出所期望的薄膜时，由于其反应温度低，沉积速率快，成膜质量好，针孔较少，不易龟裂等特点，因而在半导体制造工艺中得到广泛的应用。

在淀积掺氮的碳化硅之前，需要对反应腔的内壁预先镀膜，该膜称为保护层，镀膜的目的主要是为了减少颗粒（particle）的产生以及保护反应腔内壁；通常选用与所要淀积在晶片上的薄膜相同性质的材料作为反应腔内壁的保护层，即如果要在晶片上淀积掺氮的碳化硅薄膜，则预先在反应腔内壁上淀积掺氮的碳化硅薄膜保护层。

但是，制造工艺中发现采用目前现有的方法所淀积的氮化硅薄膜，其与铜表面的粘结性能较差，在后续的机械加工中，有可能称为薄弱点，因此提高氮化硅薄膜与铜表面的粘结性能已经成为现今半导体制造工艺当中一个重要课题。

发明内容

本发明公开了一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，包括以下步骤：

步骤S1：于一反应腔内壁淀积氮化硅薄膜；

步骤S2：在该反应腔内进行部分铜双大马士革结构互连工艺。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，步骤S1中，于反应腔内壁淀积氮化硅薄膜的同时，于设置在反应腔内的加热台和气体分流盘的表面也淀积相同的氮化硅薄膜。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，步骤S2中铜双大马士革结构互连工艺，包括以下步骤：

步骤a：于基底上淀积层间介电层，光刻、刻蚀后，形成铜互连线凹槽；

步骤b：淀积金属铜充满铜互连线凹槽并覆盖剩余层间介电层，化学机械研磨去除剩余层间介电层上的金属铜；

步骤c：采用NH3/N2的等离子体去除覆盖在剩余铜表面上的氧化层；

步骤d：淀积介质阻挡层覆盖剩余铜和剩余的层间介电层；

其中，步骤c、d在所述反应腔中进行。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，层间介电层的材质为掺氮碳化硅。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，覆盖有剩余层间介电层和剩余铜的基底设置在加热台上。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，NH3/N2的等离子体通过气体分流盘喷向剩余铜表面上的氧化层。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，进行步骤c时，其环境温度（temperature）为300-500℃，压力（pressure）为2-3Torr，高频射频电源功率（HF RF power）为200-400W，反应时间为5-20s。

上述的淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，其中，进行步骤c时，NH3为1500-2000sccm，N2为500-900sccm，SiH4为300-700sccm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法，通过采用了不含碳的氮化硅作为反应腔内壁的保护层，由于氮化硅中不含碳元素，从而在淀积掺氮碳化硅薄膜之前的预处理过程中，避免了碳元素被等离子体反溅到晶片的表面而形成微缺陷，且能更好去除铜表面的氧化铜。

附图说明

图1-5是本发明一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法的结构流程示意图；

图6是本发明一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法中等离子工艺后铜表面元素X射线光电子能谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

图1-5是本发明一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法的结构流程示意图；如图1-5所示，进行铜双大马士革结构互连工艺，本发明一种淀积掺氮碳化硅薄膜的方法：