一种改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法技术

本发明专利技术提出一种改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，包括下列步骤：提供具有铜金属层的半导体基底；在所述铜金属层上沉积第一介电质层；在所述第一介电质层上沉积第二介电质层；在所述第二介电质层上沉积低K值薄膜，其中，所述第一介电质层为氮化硅薄膜，所述第二介电质层为碳化硅薄膜。本发明专利技术提出的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，在不影响整体介电质层介电常数的前提下，大幅提扩散阻挡层与铜金属层的粘结性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造领域，且特别涉及。
技术介绍
随着集成电路CMOS技术按照摩尔定律而高速发展，互联延迟逐渐取代器件延迟成为影响芯片性能的关键因素，铜/低K介质体系逐渐取代了传统的Al/SiA体系成为了业界的主流。由于铜在介电质中的扩散系数较高，一旦扩散会造成漏电，因此需要在Cu与介电质层之间增加一个扩散阻挡层，来阻止铜的扩散。该层薄膜的基本要求为与Cu及低K 介质有良好的结合性，而其自身的K值不能太高。在90nm技术节点之前，该扩散阻挡层薄膜一般选用氮化硅，该薄膜的K值为7左右，与Cu的粘结性为12J/m2左右；到了 65nm技术节点之后，随着RC延迟的进一步加剧，人们用SiCN取代了 SiN，使得该薄膜的K值降低到了 5左右，但与Cu的粘结性则降低到了 6J/m2左右。由于扩散阻挡层与Cu的粘结性能好坏可以直接影响到其后续工艺例如化学机械研磨CMP等工艺的实施，业界利用很多种方法来增加其与Cu的粘结性能。常用到的方法为对Cu表面进行等离子体处理，但是对于粘结性能的提高仍是有限。
技术实现思路
本专利技术提出，在不影响整体介电质层介电常数的前提下，大幅提扩散阻挡层与铜金属层的粘结性能。为了达到上述目的，本专利技术提出，包括下列步骤提供具有铜金属层的半导体基底；在所述铜金属层上沉积第一介电质层；在所述第一介电质层上沉积第二介电质层；在所述第二介电质层上沉积低K值薄膜，其中，所述第一介电质层为氮化硅薄膜，所述第二介电质层为碳化硅薄膜。进一步的，所述氮化硅薄膜的厚度为10埃 100埃。进一步的，所述碳化硅薄膜的厚度为100埃 500埃。进一步的，所述沉积氮化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500摄氏度，气压为 2Torr 8Torr。进一步的，所述沉积氮化硅薄膜步骤中，反应气体SiH4的流量为lOOsccm IOOOsccm, NH3 的流量为 IOOsccm lOOOsccm，N2 的流量为 IOOsccm lOOOsccm。进一步的，所述沉积碳化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500摄氏度，气压为 2Torr 8Torr。进一步的，所述沉积碳化硅薄膜步骤中，反应气体四甲基硅烷的流量为 IOOsccm lOOOsccm，NH3 的流量为 500sccm lOOOsccm，He 的流量为 IOOOsccm 2000sccm。本专利技术提出，在铜金属层上先淀积一层薄的氮化硅介电质层，用来增强介电质与铜金属层的粘结力，随后再淀积一层碳化硅介电质层，来降低整体薄膜的介电常数。在不影响整体介电质的介电常数前提下大大提高了介电质与铜金属层的粘结性，为后续芯片的机械加工创造了比较缓和的条件。附图说明图1所示为本专利技术较佳实施例的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法流程图。图2所示为本专利技术较佳实施例的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的结构示意图。具体实施例方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。请参考图1，图1所示为本专利技术较佳实施例的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法流程图。本专利技术提出，包括下列步骤步骤S100 提供具有铜金属层的半导体基底；步骤S200 在所述铜金属层上沉积第一介电质层；步骤S300 在所述第一介电质层上沉积第二介电质层；步骤S400 在所述第二介电质层上沉积低K值薄膜，其中，所述第一介电质层为氮化硅薄膜，所述第二介电质层为碳化硅薄膜。进一步的，所述氮化硅薄膜的厚度为10埃 100埃，所述碳化硅薄膜的厚度为100 埃 500埃。图2所示为本专利技术较佳实施例的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的结构示意图。本专利技术结合了氮化硅高的粘结性能与碳化硅低的介电常数的特点，相对于通常工艺的单纯一层碳化硅做为铜扩散阻挡层，本专利技术先在铜金属层100上淀积一层薄的氮化硅介电质层200，用来增强介电质与铜的粘结力，随后再淀积一层碳化硅介电质层300，来降低整体薄膜的介电常数，最后再淀积一层低K值薄膜400。以厚度为500埃的SiCN介电层和厚度为3000埃的低K值薄膜堆叠形成的现有技术结构，与厚度为100埃的SiN介电层和厚度为400埃的SiCN介电层以及厚度为3000埃的低K值薄膜堆叠形成的本专利技术结构进行比较，本专利技术形成的结构的理论计算整体介电常数值仅仅比现有技术增加了约0. 5%，但是大大提高了介电质与铜金属层的粘结性，为后续芯片的机械加工创造了比较缓和的条件。根据本专利技术较佳实施例，所述沉积氮化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500 摄氏度，气压为2Torr STorr，所述沉积氮化硅薄膜步骤中，反应气体SiH4的流量为 IOOsccm lOOOsccm，NH3 的流量为 IOOsccm lOOOsccm，队的流量为 IOOsccm lOOOsccm。所述沉积碳化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500摄氏度，气压为2Torr 8Torr，所述沉积碳化硅薄膜步骤中，反应气体四甲基硅烷的流量为lOOsccm lOOOsccm，NH3 的流量为 500sccm IOOOsccm, He 的流量为 IOOOsccm 2000sccm。综上所述，本专利技术提出，在铜金属层上先淀积一层薄的氮化硅介电质层，用来增强介电质与铜金属层的粘结力，随后再淀积一层碳化硅介电质层，来降低整体薄膜的介电常数。在不影响整体介电质的介电常数前提下大大提高了介电质与铜金属层的粘结性，为后续芯片的机械加工创造了比较缓和的条件。虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本专利技术。本专利技术所属
中具有通常知识者，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本专利技术的保护范围当视权利要求书所界定者为准。权利要求1.，其特征在于，包括下列步骤提供具有铜金属层的半导体基底；在所述铜金属层上沉积第一介电质层；在所述第一介电质层上沉积第二介电质层；在所述第二介电质层上沉积低K值薄膜，其中，所述第一介电质层为氮化硅薄膜，所述第二介电质层为碳化硅薄膜。2.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述氮化硅薄膜的厚度为10埃 100埃。3.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述碳化硅薄膜的厚度为100埃 500埃。4.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述沉积氮化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500摄氏度，气压为2Torr 8Torr。5.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述沉积氮化硅薄膜步骤中，反应气体SiH4的流量为IOOsccm lOOOsccm，NH3的流量为 IOOsccm lOOOsccm, N2 的流量为 IOOsccm lOOOsccm。6.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述沉积碳化硅薄膜的处理温度为300摄氏度 500摄氏度，气压为2Torr 8Torr。7.根据权利要求1所述的改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于， 所述沉积碳化硅薄膜步骤中，反应气体四甲基硅烷的流量为lOOsccm lOOOsccm，NH3的流量为 500sccm lOOOsccm，H本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种改善铜阻挡层与铜金属层的粘结性能的方法，其特征在于，包括下列步骤：提供具有铜金属层的半导体基底；在所述铜金属层上沉积第一介电质层；在所述第一介电质层上沉积第二介电质层；在所述第二介电质层上沉积低Ｋ值薄膜，其中，所述第一介电质层为氮化硅薄膜，所述第二介电质层为碳化硅薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，张文广，郑春生，陈玉文，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31