专利名称：一种可改善质量的铜导线制造方法
技术领域：
本发明涉及金属导线制造工艺，尤其涉及一种可改善质量的铜导线制造方法。
背景技术：
随着半导体器件的最小特征尺寸(CD)的不断减小(从最初的1毫米发展 到现在的9G纳米或60纳米，并且在未来的几年内将会进入45纳米和22纳米 的时代)，金属导线中的电流密度不断增大，响应时间不断缩短，传统铝导线已 越来越满足不了 CD不断缩小的需要。铜导线以其比铝导线低的电阻率和高的抗 电子迁移能力，已逐渐成为半导体行业的主流工艺。铜导线的制造方法主要包 括沉积扩散阻挡层步骤、沉积铜的籽晶层的步骤、电化学镀铜步骤和化学机械 抛光步骤。
但是通过上述制造方法制成的铜导线上易出现缺口 ，该些缺口会增大铜导 线的电阻值，严重时会导致金属导线的断线。经过实验观察和分析，发现铜导 线上出现缺口的原因是，铜的籽晶层亲水性能不好，当在化学镀液中进行电化 学镀铜时，籽晶层上局部区域未能镀上铜，后续在进行化学机械抛光时在铜导 线产生缺口。
因此，如何提供一种可改善质量的铜导线制造方法以避免上述缺口的产生 并大大提高铜导线的质量，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可改善质量的铜导线制造方法，通过所述制造 方法可避免籽晶层的局部区域镀不上铜而在铜导线形成缺口 ，并可大大改善铜 导线的质量。
本发明的目的是这样实现的 一种可改善质量的铜导线制造方法，用于在硅衬底上制造铜导线，其包括以下步骤(1)在该硅衬底上沉积扩散阻挡层； (2 )在该扩散阻挡层上沉积铜的籽晶层；(3 )在该籽晶层生成亲水氧化层； (4 )通过电化学镀铜工艺在该亲水氧化层上生成铜镀层；(5 )在铜镀层上进
行化学机械抛光工艺形成铜导线。
在上述的可改善质量的铜导线制造方法中，该扩散阻挡层包括上下层叠的
氮化钽层和钽层。
在上述的可改善质量的铜导线制造方法中，在步骤(l)中，通过原子层淀 积工艺淀积该扩散阻挡层。
在上述的可改善质量的铜导线制造方法中，在步骤(2)中，通过原子层淀 积工艺沉积该铜的籽晶层。
在上述的可改善质量的铜导线制造方法中，在步骤(3)中，通过快速氧气 吹扫工艺在该籽晶层生成亲水氧化层。
在上述的可改善质量的铜导线制造方法中，该亲水氧化层的厚度范围为5 至15纳米。
与现有技术中直接在亲水性能较差的铜的籽晶层上直接进行电化学镀铜工 艺，易导致籽晶层上局部区域没镀上铜而在铜导线上形成缺口相比，本发明的 可改善质量的铜导线制造方法在进行电化学镀铜工艺前先在籽晶层上生成一亲 水氧化层，然后再进行电化学镀铜工艺和化学机械抛光工艺，如此可在籽晶层 上完全镀上铜，避免了在铜导线上产生缺口，大大提高了铜导线的质量。
本发明的可改善质量的铜导线制造方法由以下的实施例及附图给出。 图1为本发明的可改善质量的铜导线制造方法的流程图。
具体实施例方式
以下将对本发明的可改善质量的铜导线制造方法作进一步的详细描述。 本发明的可改善质量的铜导线制造方法，用于在硅衬底上制造铜导线，所 述硅衬底上具有用于容纳所述铜导线的凹槽(也可包括接触孔)。参见图1,本 发明的可改善质量的铜导线制造方法首先进行步骤SIO，在所述硅衬底上沉积扩散阻挡层，其中，所述扩散阻挡层为上下层叠的氮化钽层(TaN)和钽层(Ta) 或上下层叠的氮化钛(TiN)层和钛层(Ti)。在本实施例中，所述扩散阻挡层 为上下层叠的氮化钽层和钽层，其通过原子层淀积工艺(ALD)淀积而成，所述 原子层淀积工艺在相应的原子层淀积机台中进行。
接着继续步骤Sll，在所述扩散阻挡层上沉积铜的籽晶层。在本实施例中， 通过原子层淀积工艺沉积所述铜的籽晶层，其可在与步骤S10中同样的原子层 淀积机台中进行。
接着继续步骤S12,在所述籽晶层生成亲水氧化层，所述亲水氧化层的厚度 范围为5至15纳米。在本实施例中，通过快速氧气吹扫工艺在所述籽晶层生成 亲水氧化层，所述快速氧气吹扫工艺在进行步骤Sll的原子层淀积机台中进行； 在制作亲水氧化层时，加快硅衬底的旋转速度，可加快亲水氧化层的生成速度； 所述亲水氧化层的厚度为IO纳米。
接着继续步骤S13，通过电化学镀铜工艺在所述亲水氧化层上生成铜镀层， 其详细过程为首先将所述硅衬底及其上面的扩散阻挡层和亲水氧化层一并设 置在电化学镀液中，所述电化学镀液中具有大量的铜离子，然后在所述电化学 镀液中设置阳极(可为铜)，之后分别将阳极和硅衬底电性连接在直流电源的 正负极直至所述籽晶层上的铜镀层达到一定厚度。
接着继续步骤S14,在铜镀层上进行化学机械抛光工艺形成铜导线。
实验证明，通过本发明的可改善质量的铜导线制造方法制成的铜导线上再 没出现因籽晶层局部区域没镀上铜而产生的缺口 。
综上所述，本发明的可改善质量的铜导线制造方法在进行电化学镀铜工艺 前先在籽晶层上生成一亲水氧化层，然后再进行电化学镀铜工艺和化学机械抛 光工艺，如此可在籽晶层上完全镀上铜，避免了在铜导线上产生缺口，大大提 高了铜导线的质量。
权利要求
1、一种可改善质量的铜导线制造方法，用于在硅衬底上制造铜导线，其包括以下步骤(1)在该硅衬底上沉积扩散阻挡层；(2)在该扩散阻挡层上沉积铜的籽晶层；其特征在于，该铜导线制造方法还包括以下步骤(3)在该籽晶层生成亲水氧化层；(4)通过电化学镀铜工艺在该亲水氧化层上生成铜镀层；(5)在铜镀层上进行化学机械抛光工艺形成铜导线。
2、 如权利要求1所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于，该扩 散阻挡层为上下层叠的氮化钽层和钽层。
3、 如权利要求1所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于，该扩 散阻挡层为上下层叠的氮化钛层和钛层。
4、 如权利要求l所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于，在步 骤(l)中，通过原子层淀积工艺淀积该扩散阻挡层。
5、 如权利要求1所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于，在步 骤(2)中，通过原子层淀积工艺沉积该铜的籽晶层。
6、 如权利要求1所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于，在步 骤(3)中，通过快速氧气吹扫工艺在该籽晶层生成亲水氧化层。
7、 如权利要求1或6所述的可改善质量的铜导线制造方法，其特征在于， 该亲水氧化层的厚度范围为5至15纳米。
全文摘要
本发明提供了一种可改善质量的铜导线制造方法，用于在硅衬底上制造铜导线。现有技术直接在铜的籽晶层上进行电化学镀铜工艺，因籽晶层的亲水性能较差而使其局部区域未镀上铜，从而在制成的铜导线上产生缺口，严重影响了铜导线的质量。本发明的可改善质量的铜导线制造方法先在该硅衬底上沉积扩散阻挡层；然后在该扩散阻挡层上沉积铜的籽晶层；接着在该籽晶层生成亲水氧化层；之后通过电化学镀铜工艺在该亲水氧化层上生成铜镀层；最后在铜镀层上进行化学机械抛光工艺形成铜导线。采用本发明可避免籽晶层上局部区域镀不上铜而在铜导线上形成缺口，并可大大改善铜导线的质量。
文档编号H01L21/768GK101442022SQ20071017074
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者聂佳相 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司