[发明专利]一种半导体器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件的制备方法。

背景技术

半导体集成电路技术的发展对互连技术提出了新的需求,互连集成技术在近期和远期发展中将面临一系列技术和物理限制的挑战。随着半导体器件尺寸的不断收缩，互连结构也变得越来越窄，从而导致了越来越高的互连电阻。铜借助其优异的导电性，现已成为集成电路技术领域中互连集成技术的解决方案之一。

在铜互连工艺中，由于金属连线之间的空间在逐渐缩小，因此用于隔离金属连线之间的中间绝缘层（IMD）也变得越来越薄，这样会导致金属连线之间可能会发生不利的相互作用或串扰。现已发现，降低用于隔离金属连线层的中间绝缘层的介电常数（k），可以有效地降低这种串扰。低k值中间绝缘层带来的另一个好处是是可以有效降低互连的电阻电容（RC）延迟。因此，超低k材料现在已越来越广泛地应用于Cu互连工艺中作为隔离金属铜的中间绝缘层。

为了降低k值，现在广泛使用的是多孔材料。多孔材料最为显著的特点是易于吸收并保持湿气，而空气是目前能够得到的最低k值的介质(k=1.0)，这也就是多孔材料k值较低的原因。多孔材料的k值能达到大约2.3至2.9。然而，多孔性会导致材料的机械强度偏低，因此为集成电路的制造带来了新的问题，即导致半导体器件的击穿电压（Breakdown Voltage，VBD）性能变差。

现有技术中所述金属铜互连的制备过程中，在形成沟槽之后往所述沟槽内填充金属铜，然后执行平坦化步骤，在平坦化步骤之后，所述金属铜的表面粗糙度很大，而且金属铜、铜离子留在所述低K、超低K介质材料层上以及低K、超低K介质材料层表面的存在的空隙（如图2所示）造成器件的VBD性能变的更差。

为了去除低K、超低K介质材料层表面存在的金属铜和铜离子，通常采用氨等离子体对所述金属铜以及低K、超低K介质材料层的表面进行处理，在所述低K、超低K介质材料层表面形成以薄膜，但是经所述处理后，器件的VBD性能进一步降低。

因此，在金属铜互连结构中，引入低K材料后虽然很好的解决了时间延迟、电阻电容（RC）延迟等问题，但是在平坦化后由于低K材料本身的特性以及金属铜表面粗糙，造成了器件VBD性能进一步恶化，现有技术中还不能很好的解决该问题，该问题的解决成为金属互连结构亟需解决的问题，对于器件性能的提高具有重要影响。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成金属互联结构；

对所述金属互联结构中金属材料和层间介质层的表面进行处理，所述处理方法包括以下子步骤：

（a）选用NH₃等离子体进行处理；

（b）选用SiH₄等离子体进行处理；

（c）选用四甲基硅烷等离子体进行处理。

作为优选，所述子步骤（b）中在选用SiH₄等离子体进行处理后进步一包含选用Ar等离子体处理的步骤。

作为优选，所述子步骤（c）中在选用四甲基硅烷等离子体进行处理后进步一包含选用Ar等离子体处理的步骤。

作为优选，所述子步骤（b）中SiH₄等离子体处理的功率为50-1000w，压力0.5-10torr，气体流量100-1000sccm。

作为优选，所述子步骤（c）中在四甲基硅烷等离子体的功率为50-1000w，压力0.5-10torr，气体流量100-1000sccm。

作为优选，所述Ar等离子体处理的功率为200-1000w，压力为0.5-5torr，气体流量为500-1000sccm。

作为优选，所述金属材料为金属铜。

作为优选，所述层间介质层为多孔超低K材料。

作为优选，在所述半导体衬底上形成金属互联结构的方法为：

在所述半导体衬底上形成蚀刻阻挡层、层间介质层和硬掩膜叠层；

图案化所述蚀刻阻挡层、所述层间介质层和所述掩膜叠层，以形成沟槽；

选用金属材料填充所述沟槽；

执行平坦化步骤至所述层间介质层。