一种半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件的制作方法。
【背景技术】
[0002]随着半导体制造技术越来越精密，集成电路也发生着重大的变革，集成在同一芯片上的元器件数量已从最初的几十、几百个增加到现在的数以百万个。为了达到复杂度和电路密度的要求，半导体集成电路芯片的制作工艺利用批量处理技术，在衬底上形成各种类型的复杂器件，并将其互相连接以具有完整的电子功能，目前大多采用在导线之间以低k层间介电层作为隔离各金属内连线的介电材料，互连结构用于提供在1C芯片上的器件和整个封装之间的布线。在该技术中，在半导体衬底表面首先形成例如场效应晶体管(FET)的器件，然后在BE0L(集成电路制造后段制程)中形成互连结构。在降低互连线的RC延迟、改善电迁移等方面，金属铜与金属铝相比具有低电阻系数，高熔点和优良的电迁移耐力，在较高的电流密度和低功率的条件下也可以使用。目前，由金属铜和低k层间介电层组成的互连结构具有金属互连线层数目少，芯片速度高、功耗低、制造成本低、高抗电迁移性能等优势。
[0003]在当前的铜互连工艺中，作为布线材料的铜具有几个严重的缺点:它可以快速进入相邻的层间介电质区域，可导致在两互连线之间形成导通路径，产生短路；同时铜与层间介电层的附着力也很差，很容易产生脱落(peeling)现象。目前，在铜互连结构形成后，需要在其上形成电介质覆盖层，由于铜与电介质覆盖层的附着力很差，仍然会有铜扩散的现象出现，进而使互连线之间的击穿电压降低，引发器件的可靠性问题。为了解决铜与电介质覆盖层的粘附性问题，同时减少铜的电迁移，人们已提出了一种金属覆盖层的概念，即在金属铜上覆盖一层其他的物质，然后再沉积电介质覆盖层，以提高金属铜与电介质覆盖层间的附着力。
[0004]然而，不断缩小的半导体器件的尺寸，以及在半导体衬底上由金属铜和低k层间介电层构成的互连结构所产生的电迁移(EM, electro migrat1n)性能和线电阻(lineresistance)两者之间的权衡已成为目前研究的重点。在半导体器件的互连结构中电迁移是重要的金属失效机理。根据现有技术在形成CuSiN金属覆盖层的过程中大量的硅原子进入半导体器件中，硅原子可以使器件具有较长的电迁移寿命，但是，如图1所示，在形成CuSiN金属覆盖层的过程中提供给半导体器件较多的硅原子时，过量的硅原子会扩散到金属铜连线中，将增加线电阻的阻值，影响互连结构的电学性能。
[0005]因此，针对上述问题，有必要提出一种新的制作方法。
【发明内容】
[0006]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0007]为了克服目前存在问题，本发明实施例一提出一种半导体器件的制作方法，包括:
[0008]步骤一、提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成层间介电层和位于所述层间介电层中的铜互连结构；
[0009]步骤二、采用含铝元素和氮元素的高分子化合物浸润和清洗所述层间介电层和所述铜互连结构的顶面；
[0010]步骤三、进行氮气或氨气处理，以形成氮化铝层；
[0011]步骤四、交替重复所述步骤二和步骤三，直到所述氮化铝层的厚度达到预定值；
[0012]步骤五、在所述氮化铝层上形成电介质覆盖层。
[0013]可选地，在所述步骤二之前，还包括使用氮气或者氨气处理所述铜互连结构顶面的步骤。
[0014]可选地，所述含铝元素和氮元素的高分子化合物为三(二乙氨基)铝。
[0015]可选地，所述氮化铝层的厚度预定值为30?60埃。
[0016]可选地，在所述步骤二之前，还包括采用硅烷处理所述铜互连结构的顶面以形成硅化铜层的步骤。
[0017]可选地，所述氮化铝层中的硅含量自下而上逐渐减少。
[0018]可选地,在进行所述步骤四时,所述娃化铜层转变为CuAlSiN层。
[0019]本发明实施例二提供一种半导体器件的制作方法，包括:
[0020]提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成层间介电层和位于所述层间介电层中的铜互连结构；
[0021]采用含硼化合物和含氮及硅的化合物的混合气体处理所述铜互连结构的顶面，以形成金属覆盖层；
[0022]在所述层间介电层和所述金属覆盖层上形成电介质覆盖层。
[0023]可选地，在采用含硼化合物和含氮及硅的化合物的混合气体处理所述铜互连结构的顶面之前，还包括使用氮气或者氨气处理所述铜互连结构的顶面的步骤。
[0024]可选地，所述含硼化合物选自硼烷及其烷基取代衍生物；碳硼烷；硼氮苯分子及其烷基取代衍生物；胺类硼烷；及其组合。
[0025]可选地，所述含氮及硅的化合物选自三硅基氮、六甲基二硅氮烷、四甲基二硅氮烷、四甲基硅氮烷、六甲基环三硅氮烷和九甲基三硅氮烷中的一种或几种。
[0026]可选地，所述含硼化合物为三甲基硼，所述含氮及硅的化合物为三硅基氮。
[0027]可选地，形成所述金属覆盖层的工艺参数为:所述含氮及硅的化合物的流量为200立方厘米/分钟?1500立方厘米/分钟，通入所述含硼化合物的流量为200立方厘米/分钟?1500立方厘米/分钟，反应室内压力为0.1毫托?100毫托，反应温度为150°C?400°C，等离子体处理的时间为5s?300s。
[0028]可选地，所述金属覆盖层的材料包括CuSiBN。
[0029]可选地，在形成所述电介质覆盖层之前还包括采用氨气和氮气软氮化所述金属覆盖层的步骤。
[0030]本发明实施例一或实施例二的半导体器件的制作方法，还包括:
[0031]可选地，所述层间介电层和所述半导体衬底之间形成有刻蚀停止层。
[0032]可选地，所述电介质覆盖层材料为氮化硅或者掺碳的氮化硅。
[0033]综上所述，根据本发明实施例一提供的采用氮化铝层作为铜互连结构的覆盖层的方法，为器件提供更好的附着性和良好的电迁移性能，提高了器件的可靠性和良品率。
[0034]根据本发明实施例二提供的形成金属覆盖层的方法，在形成的金属覆盖层中引入硼原子，使金属覆盖层的抗氧性得以提高，与电介质覆盖层间的附着力更强，同时硼原子可以阻挡硅原子向金属互连线中的扩散，为器件提供较低的线电阻和良好的电迁移性能，进而提高器件的可靠性和良率。
【附图说明】
[0035]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[0036]附图中:
[0037]图1为根据现有技术制作的具有金属覆盖层的铜互连结构中硅原子扩散到金属铜连线的示意图；
[0038]图2A-2E为根据本发明实施例一的方法依次实施相关步骤所获得的器件的剖面不意图；
[0039]图3为根据本发明实施例一的方法依次实施的工艺流程图；
[0040]图4A-4D为根据本发明实施例二的方法依次实施相关步骤所获得的器件的剖面不意图；
[0041]图5为根据本发明实施例二的方法依次实施的工艺流程图。