[发明专利]一种半导体器件的制作方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制作方法，所述制作方法包括：步骤一、提供半导体衬底；步骤二、在所述半导体衬底上形成低k介电层和位于所述低k介电层中的铜互连结构；步骤三、引入第一气体源处理所述铜互连结构和所述低k介电层的表面，以形成高分子量聚合物层；步骤四、引入第二气体源处理所述高分子量聚合物层，以形成界面层；步骤五、交替重复步骤三和步骤四，直到所述界面层的厚度达到预定值；步骤六、在所述界面层上沉积形成电介质覆盖层。根据本发明的方法，能够改善Cu/介质覆盖层界面特性，以改善电迁移特性，进而提高器件的可靠性和良品率。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种半导体器件的制作方法。

背景技术

随着集成电路的发展，特征尺寸不断减小，金属导线通入的电流密度急剧上升；同时，芯片集成度的提高导致单位面积功耗增大，因此，金属连线的可靠性一直是IC设计和制造所关心的重要问题。金属导线中，沿电场反方向运动的电子与金属离子进行动量交换，导致金属离子产生由扩散主导的质量运输，这种现象被称为电迁移。在半导体器件的互连结构中电迁移是重要的金属失效机理。电迁移引起的失效有两种，分别是互连线短路和断路。随着Cu离子的电迁移，在阴极附近会发生原子损耗，局部张力逐渐增大，达到临界值以后，就会形成空洞，从而导致电阻的增大，最终导致互连线开路。而在阳极原子积聚区，局部压力不断增大，使得在该区域可能有金属凸出，如果凸出的金属和与它邻近的金属互连接触，就会导致互连线短路。

电迁移可以有多条扩散路径，如表面、界面、晶界扩散、晶格扩散。近年来的研究表明，电迁移主要是由Cu/介质覆盖层界面和Cu/阻挡层界面处的扩散引起的，而Cu/介质覆盖层界面为电迁移最主要的扩散路径，因此，Cu/介质覆盖层界面对于控制相应电性质和可靠性性能是至关重要的，可以通过改善界面性能来抑制Cu/介质覆盖层界面处的扩散现象，改善电迁移特性。各种界面处理技术作为能够改善Cu/介质覆盖层界面的方法被广泛的应用与研究。

因此，提出了一种能够改善Cu/介质覆盖层界面特性的界面处理方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制作方法，

包括步骤：

步骤一、提供半导体衬底；

步骤二、在所述半导体衬底上形成低k介电层和位于所述低k介电层中的铜互连结构；

步骤三、引入第一气体源处理所述铜互连结构和所述低k介电层的表面，以形成高分子量聚合物层，第一气体源包括六甲基二硅氮烷或其它含有CH₃、N和Si的有机高分子化合物和氨气；

步骤四、引入第二气体源处理所述高分子量聚合物层，以形成界面层；

步骤五、交替重复步骤三和步骤四，直到所述界面层的厚度达到预定值；

步骤六、在所述界面层上沉积形成电介质覆盖层。

进一步，还包括在对所述铜互连结构和所述低k介电层的表面进行处理以形成所述高分子量聚合物层之前，采用氨气或者氮气处理所述铜互连结构露出的顶面的步骤。

进一步，所述第一气体源为六甲基二硅氮烷和氨气的混合气体。

进一步，引入所述第一气体源对所述铜互连结构和所述低k介电层的表面进行浸润和清洗处理，以形成所述高分子量聚合物层。

进一步，所述第二气体源为三甲基硅烷或者四甲基硅烷。

进一步，射频处理所述第二气体源，以形成能与所述高分子量聚合物层反应的等离子体。

进一步，所述界面层材料为SiCN。

进一步，所述界面层的厚度预定值为2～5nm。