一种去除铜导线之间铜残留的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102222638A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102222638A(43)申请公布日2011.10.19(21)申请号201010153887.X(22)申请日2010.04.13(71)申请人中芯国际集成电路制造(上海)有限公司地址201203上海市浦东新区张江路18号(72)发明人魏红建黄军平(74)专利代理机构北京德琦知识产权代理有限公司11018代理人牛峥王丽琴(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)B24B37/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种去除铜导线之间铜残留的方法(57)摘要本发明公开了一种去除铜导线之间铜残留的方法，采用蚀刻工艺在介质层上形成通孔，并在通孔中沉积扩散阻挡层和铜籽晶层，采用电化学镀ECP生长铜互连层，采用第一化学机械研磨(CMP)将铜互连层抛光至介质层表面，形成铜导线，该方法包括：在有铜残留的介质层表面热沉积硅化物；采用第二CMP去除硅化物和铜残留。采用该方法增强了铜导线的耐腐蚀性，减缓了第二CMP过程中铜导线与研磨液的反应程度，使第二CMP可控时间范围扩大，从而在完全去除铜残留的基础上，保证铜导线不至于断裂，影响铜互连的性能。CN102638ACCNN110222263802222649A权利要求书1/1页1.一种去除铜导线之间铜残留的方法，采用蚀刻工艺在介质层上形成通孔，并在通孔中沉积扩散阻挡层和铜籽晶层，采用电化学镀生长铜互连层，采用第一化学机械研磨将铜互连层抛光至介质层表面，形成铜导线，该方法包括：对有铜残留的介质层表面热沉积硅化物；采用第二化学机械研磨去除硅化物和铜残留。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热沉积是化学气相沉积。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述化学气相沉积的温度范围是200摄氏度到400摄氏度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅化物为二氧化硅或氮化硅。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积硅化物的厚度范围是100埃到1000埃。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二化学机械研磨的抛光垫旋转速率范围是60转每分到120转每分；7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二化学机械研磨的晶圆旋转速率范围是50转每分到120转每分；8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二化学机械研磨的研磨时间范围是30秒到250秒。2CCNN110222263802222649A说明书1/4页一种去除铜导线之间铜残留的方法技术领域[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种去除铜导线之间铜残留的方法。背景技术[0002]目前，随着电子设备的广泛应用，半导体的制造工艺得到了飞速的发展，在半导体芯片的制造过程中，涉及铜互连工艺。由于一些前层工艺缺陷(介质层凹陷等)或者化学机械研磨(CMP)机台异常等原因，在铜互连工艺形成的铜导线之间会有铜残留，造成铜导线短路。因此，需要CMP工艺去除铜残留。图1～图7为现有技术中去除铜导线之间铜残留的方法的过程剖面结构图，该方法包括以下步骤：[0003]步骤一，参见图1，提供一晶圆101，并在晶圆101上沉积介质层102。[0004]步骤二，参见图2，采用蚀刻工艺在介质层102上形成通孔103。[0005]该通孔103用于在后续工艺流程中容纳形成的铜导线。[0006]步骤三，参见图3，采用物理气相沉积(PVD)沉积扩散阻挡层104。[0007]在实际应用中，扩散阻挡层为上下层叠的氮化钽(TaN)层和钽(Ta)层，或上下层叠的氮化钛(TiN)层和钛(Ti)层。[0008]步骤四，参见图4，采用PVD沉积铜籽晶层105。[0009]步骤五，参见图5，采用电化学镀(ECP)生长铜互连层106。[0010]步骤六，参见图6，采用第一化学机械研磨将铜互连层抛光至介质层102表面，形成铜导线107。[0011]本步骤中，CMP是把晶圆上的介质层表面和抛光垫相接触，在晶圆和抛光垫之间加入磨料，并同时施加压力，通过晶圆和抛光垫之间的相对运动使磨料和介质层表面的铜互连层产生物理化学反应，将铜互连层抛光至介质层表面，形成铜导线。[0012]本步骤中，由于一些前层缺陷(介质层凹陷等)或者CPM机台异常等原因，在铜导线107之间会有铜残留108，造成铜导线短路。[0013]步骤七，参见图7，第二CMP去除铜残留。[0014]本步骤中，第二CMP与步骤六中的第一CMP相比，只在CMP时间上做了调整。介质层表面的铜导线107之间的铜残留的厚度并不一致，为了完全去除铜残留，要求第二CMP时间大于完全去除最大厚度的铜残留所需的时间。铜残留的最大厚度为几百埃，因此第二CMP所需的时间范围是几秒到十几秒。然而，