案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻半导体衬底200以在其中形成硅通孔201 ;通过灰化工艺去除所述光刻胶层。
[0028]上述形成硅通孔201的过程是在形成连通位于半导体衬底200上的前端器件的有源区(包括栅极和源/漏区)的接触塞之后实施的，所述接触塞位于形成于半导体衬底200上的层间介电层中，为了简化，图例中未予示出。本领域技术人员可以知晓的是，硅通孔201的制作和所述接触塞的制作可以同时进行，其详细过程已为本领域技术人员所熟习，在此不再赘述。
[0029]接着，如图2B所示，在硅通孔201中形成铜导电层204以及环绕在铜导电层204的外侧和底部的粘连层(glue layer) 203和绝缘层202。所述导电层的构成材料还可以选择Pt、Au、Ti和W中的一种或者多种，选用Cu不仅能够降低成本，而且与现有工艺能够很好地兼容，简化工艺过程。粘连层203可以增强铜导电层204与绝缘层202之间的附着性，其构成材料为金属、金属氮化物或者其组合，优选Ta和TaN的组合或者Ti和TiN的组合。绝缘层202的作用是为了防止铜导电层204中的金属和半导体衬底200发生导通，其构成材料优选氧化物，例如硬脂酸四乙氧基硅烷(SATE0S)、四乙氧基硅烷(TE0S)、二氧化硅等。
[0030]形成上述各层可以采用本领域技术人员所熟习的各种适宜的工艺技术，例如采用化学气相沉积工艺形成绝缘层202，采用物理气相沉积工艺形成粘连层203，采用电镀工艺形成铜导电层204。然后，执行化学机械研磨直至露出硅通孔201的顶部，可以采用常规方式控制所述研磨过程的终点，例如当化学机械研磨设备的研磨垫接触到前述层间介电层时，即探测设备捕捉到前述层间介电层的构成材料(通常为氧化物)的反馈信号时，终止所述研磨过程。
[0031]为了防止在后续实施的退火过程中铜导电层204发生前述的凸起和层离现象，在实施上述化学机械研磨之前，需要对通过电镀工艺形成的铜导电层204进行预处理。在本实施例中，所述预处理包括依次实施的两步退火处理，第一步退火处理为仅对铜导电层204自身实施的激光热退火，在此过程中，铜导电层204的内部为高温，绝缘层202和半导体衬底200的内部为低温，以使铜导电层204的晶粒充分长大，避免在后续实施第二步退火处理时铜导电层204发生凸起现象，所述激光热退火的激光束能量大于0.5J/cm2，紫外波长为200nm-350nm,铜导电层204内部的温度大于50CTC,处理时间小于1微秒；第二步退火处理为优化的炉内退火，以充分释放铜导电层204内部的应力，避免后续发生层离现象，所述炉内退火的升降温速率小于3°C /min，在300°C下持续1小时。
[0032]至此，完成了根据本发明示例性实施例一的方法实施的工艺步骤。根据本发明，可以避免形成于硅通孔201中的铜导电层204在后续实施的工艺过程中发生凸起和层离现象，确保其与互连线的良好接触。
[0033]参照图3，其中示出了根据本发明示例性实施例一的方法依次实施的步骤的流程图，用于简要示出制造工艺的流程。
[0034]在步骤301中，提供半导体衬底，在半导体衬底中形成硅通孔；
[0035]在步骤302中，在硅通孔中依次形成绝缘层、粘连层和铜导电层；
[0036]在步骤303中，对铜导电层实施预处理，以释放其内部的应力并使晶粒充分长大；
[0037]在步骤304中，执行化学机械研磨直至露出硅通孔的顶部。
[0038][示例性实施例二]
[0039]接下来，可以通过后续工艺完成整个半导体器件的制作，包括:形成连通硅通孔201和前述接触塞的金属互连层，实施所有后端制造工艺之后执行的合金退火处理，通常是410°C下持续30分钟。
[0040][示例性实施例三]
[0041]本发明还提供一种电子装置，其包括根据本发明示例性实施例二的方法制造的半导体器件。所述电子装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、V⑶、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可以是任何包括所述半导体器件的中间产品。所述电子装置，由于使用了所述半导体器件，因而具有更好的性能。
[0042]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种半导体器件的制造方法，包括: 提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成硅通孔； 在所述硅通孔中依次形成绝缘层、粘连层和铜导电层； 对所述铜导电层实施预处理，以释放所述铜导电层内部的应力并使晶粒充分长大； 执行化学机械研磨直至露出所述硅通孔的顶部。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预处理包括依次实施的两步退火处理，第一步退火处理为仅对所述铜导电层自身实施的激光热退火，以使所述铜导电层的晶粒充分长大，避免在后续实施第二步退火处理时所述铜导电层发生凸起现象；第二步退火处理为优化的炉内退火，以充分释放所述铜导电层内部的应力，避免发生层离现象。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光热退火的激光束能量大于0.5J/cm2，紫外波长为200nm-350nm，所述铜导电层内部的温度大于500°C，处理时间小于1微秒。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述炉内退火的升降温速率小于3°C/min，在300°C下持续1小时。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述硅通孔的步骤包括:在所述半导体衬底上形成光刻胶层；通过曝光、显影在所述光刻胶层中形成所述硅通孔的顶部开口的图案；以所述图案化的光刻胶层为掩膜，蚀刻所述半导体衬底以在其中形成所述硅通孔；通过灰化去除所述光刻胶层。6.一种采用权利要求1-5之一所述的方法制造的半导体器件。7.一种电子装置，所述电子装置包括权利要求6所述的半导体器件。
【专利摘要】本发明提供一种半导体器件及其制造方法、电子装置，所述方法包括：提供半导体衬底，在半导体衬底中形成硅通孔；在硅通孔中依次形成绝缘层、粘连层和铜导电层；对铜导电层实施预处理，以释放铜导电层内部的应力并使晶粒充分长大；执行化学机械研磨直至露出硅通孔的顶部。根据本发明，可以避免形成于硅通孔中的铜导电层在后续实施的工艺过程中发生凸起和层离现象，确保其与互连线的良好接触。
【IPC分类】H01L23/538, H01L21/768
【公开号】CN105244311
【申请号】CN201410322525
【发明人】张先明, 何作鹏
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年7月8日