[发明专利]退火处理方法和退火控制设备

说明书

本申请涉及退火工艺处理方法和退火控制设备，上述退火处理方法包括基于工艺腔室，在待刻蚀的晶圆上设置金属互连结构，得到待处理晶圆，金属互连结构包含金属合金层，将待处理晶圆由工艺腔室转移至退火腔室，基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理，该退火处理方法，基于工艺腔室，在待刻蚀的晶圆上设置金属互连结构的工艺之后，进一步将得到的待处理晶圆转移至退火腔室，然后基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理，能够使得金属合金层中某一偏析出的金属固溶回到另一金属基体中，同时使得另一对应金属基体中的金属晶粒均匀化，从总体上克服了由于互连金属线结构对应合金金属层中的某一金属析出所导致的晶圆良品率下降的缺点。

技术领域

本申请涉及半导体领域，具体涉及一种退火处理方法和退火控制设备。

背景技术

随着进入巨大规模集成电路时代，为了能获得高集成的半导体器件，需要降低金属互连线的线宽，从而在更小的线宽下实现更好的性能。

例如，以铝互连金属线结构为例，对于铝互连金属线结构而言，若通过铝的电流密度升高，铝较低的熔点和较高的扩散系数使其抗电迁移能力差，进而导致半导体器件失效，因此，为了提高铝线的抗电迁移性能，通过用掺杂较少铜的铝铜合金代替纯铝是目前最常用的方法，即铝互连金属线结构中的金属层为铝铜合金。

在铝铜合金金属布线过程中，沉积铝铜合金之后晶圆通常需要在腔室中等待一段时间，由于铝合金的时效效应，此时掺杂到铝中的铜金属发生偏析，进而形成富铜区从而析出第二相，然而在较小尺寸的制程下金属线之间的间隔较小，第二相被刻蚀的难度加大，且刻蚀后留下的金属铜易将相邻的金属线导通，从而造成短路，导致晶圆的良品率下降。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种退火处理方法，能够克服由于互连金属线结构对应合金金属层中的某一金属析出所导致的良品率下降的缺点。

提供一种退火处理方法，该退火处理方法包括：

基于工艺腔室，在待刻蚀的晶圆上设置金属互连结构，得到待处理晶圆，金属互连结构包含金属合金层；

将待处理晶圆由工艺腔室转移至退火腔室；

基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理。

在一个实施例中，基于退火腔室，对待处理晶圆进行退火处理的步骤包括：

获取金属合金层的厚度以及金属合金层中各个金属的种类；

根据对应的金属合金层的厚度以及金属合金层中各个金属的种类设定待处理晶圆的退火保温温度和保温时长；

根据对应设定的退火保温温度和保温时长，基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理。

在一个实施例中，基于退火腔室，对待处理晶圆进行退火处理的步骤包括：

获取待处理晶圆在工艺腔室内的延迟时间；

获取金属合金层的厚度以及金属合金层中各个金属的种类；

根据对应的金属合金层的厚度、延迟时间以及金属合金层中各个金属的种类设定待处理晶圆的退火保温温度和保温时长；

根据对应设定的退火保温温度和保温时长，基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理。

在一个实施例中，金属合金层为铝铜合金层。

在一个实施例中，退火保温温度为350℃~500℃。

在一个实施例中，保温时长为30S~120S。

在一个实施例中，退火保温温度和保温时长分别与各自对应的金属合金层的厚度正相关。

在一个实施例中，退火保温温度和保温时长分别与各自对应的延迟时间正相关。

在一个实施例中，退火腔室设置有降温装置，根据对应设定的退火保温温度和保温时长，基于退火腔室对待处理晶圆进行退火处理的步骤包括：