銅互連線的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅互連線的形成方法，包括：提供襯底；在襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多個(gè)圖形中至少包括第一圖形；在襯底及圖形上形成互連線原材料層；對(duì)互連線原材料層進(jìn)行回刻，在圖形的兩側(cè)形成側(cè)墻，然后依次去除第一圖形、進(jìn)行快速熱退火處理從而形成銅互連線；或者，進(jìn)行快速熱退火處理以使互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻，圖形兩側(cè)的剩余銅金屬層構(gòu)成銅互連線，接著去除第一圖形。該方法能利用SADP和退火處理技術(shù)在圖形的兩側(cè)形成銅互連線，且銅互連線之間的間距小于圖形之間的間距，使銅互連線之間的間距不再受光刻工藝的限制而不能進(jìn)一步縮小，且銅互連線密度得到了提高。
【專利說明】銅互連線的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種銅互連線的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路芯片的集成度已經(jīng)高達(dá)幾億乃至幾十 億個(gè)器件的規(guī)模，兩層以上的多層金屬互連技術(shù)廣泛使用。傳統(tǒng)的金屬互連線是由鋁金屬 制成，但隨著集成電路芯片中器件特征尺寸的不斷縮小，金屬互連結(jié)構(gòu)中的電流密度不斷 增大，要求的響應(yīng)時(shí)間不斷減小，傳統(tǒng)鋁互連線已經(jīng)不能滿足要求，工藝尺寸小于130nm以 后，銅互連技術(shù)已經(jīng)取代了鋁互連技術(shù)。與鋁相比，銅的電阻率更低，銅互連線可以降低互 連線的電阻電容（RC)延遲，改善電遷移，提高器件的可靠性。
[0003] 下面結(jié)合圖1至圖3對(duì)現(xiàn)有一種銅互連線的形成方法作簡(jiǎn)單介紹：
[0004] 如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底1，半導(dǎo)體襯底1上形成有介電層2,在介電層2上形 成圖形化光刻膠層3,以圖形化光刻膠層3為掩模對(duì)介電層2進(jìn)行刻蝕，以在介電層2內(nèi)形 成多個(gè)溝槽4 (圖中以兩個(gè)溝槽為例)。
[0005] 結(jié)合圖1及圖2所示，去除圖形化光刻膠層3,在介電層2上形成銅金屬層5,銅金 屬層5填滿溝槽4。
[0006] 結(jié)合圖2及圖3所示，對(duì)銅金屬層5進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨（CMP)處理，以去除多余的 銅金屬層5,形成銅互連線6。
[0007] 由上述可知，現(xiàn)有銅互連線的形成方法中是先在介電層2內(nèi)形成溝槽4,然后再向 溝槽4內(nèi)填充銅金屬層，以形成銅互連線6。其中，溝槽4在半導(dǎo)體襯底1上的位置及寬度 尺寸W是利用圖形化光刻膠層3來定義的，相鄰兩個(gè)溝槽4之間的間距(等于溝槽寬度與 相鄰兩個(gè)溝槽之間的介電層寬度之和）大小可用來作為判斷光刻能力的標(biāo)準(zhǔn)。由于諸多因 素的限制，利用光刻工藝所形成溝槽具有最小間距（minimum pitch)。但是，隨著集成電路 向尺寸更小、密度更高的方向發(fā)展，光刻工藝會(huì)限制相鄰兩個(gè)溝槽之間間距的進(jìn)一步縮小， 因而限制了相鄰兩個(gè)銅互連線之間間距的進(jìn)一步縮小，也限制了銅互連線密度的進(jìn)一步縮 小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種銅互連線的形成方法，該方法能進(jìn)一步縮小相鄰兩個(gè)銅 互連線之間的間距、提高銅互連線的密度。
[0009] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種銅互連線的形成方法，包括：
[0010] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0011] 在所述襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多個(gè)所述圖形中至少包括一個(gè)第一圖 形；
[0012] 在所述襯底及圖形上形成互連線原材料層，所述互連線原材料層的材料為銅的化 合物；
[0013] 對(duì)所述互連線原材料層進(jìn)行回刻，在所述圖形的兩側(cè)形成側(cè)墻，然后去除所述第 一圖形、進(jìn)行快速熱退火處理，所述快速熱退火處理使所述側(cè)墻的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成 銅互連線；
[0014] 或者，進(jìn)行快速熱退火處理以使所述互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì) 所述銅金屬層進(jìn)行回刻，所述圖形兩側(cè)的剩余銅金屬層構(gòu)成銅互連線，接著去除所述第一 圖形。
[0015] 可選的，多個(gè)所述圖形均為所述第一圖形。
[0016] 可選的，多個(gè)所述圖形中還包括至少一個(gè)第二圖形，所述第一圖形的材料與所述 第二圖形的材料不相同，所述第二圖形的材料為銅或所述銅的化合物；當(dāng)所述第二圖形的 材料為銅的化合物時(shí)，所述快速熱退火處理使所述第二圖形的材料轉(zhuǎn)換為銅。
[0017] 可選的，所述襯底包括位于表面的第一介電層，所述第一介電層內(nèi)形成有互連結(jié) 構(gòu)；所述銅互連線位于第一介電層上。
[0018] 可選的，形成在所述第一圖形兩側(cè)的銅互連線和第一介電層之間設(shè)有阻擋層。
[0019] 可選的，在所述襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形的方法包括：
[0020] 在所述襯底上形成第二介電層；
[0021] 在所述第二介電層上形成圖形化光刻膠層；
[0022] 以所述圖形化光刻膠層為掩模對(duì)所述第二介電層進(jìn)行刻蝕，在所述第二介電層內(nèi) 至少形成一個(gè)溝槽，所述溝槽暴露出第一介電層；
[0023] 去除所述圖形化光刻膠層之后，向所述溝槽內(nèi)填充第二圖形材料層，以形成所述 第二圖形；
[0024] 形成所述第二圖形之后去除所述第二介電層；
[0025] 去除所述第二介電層之后，在所述第一介電層和第二圖形上形成第一圖形材料 層，所述第一圖形材料層表面與所述第二圖形表面齊平；
[0026] 對(duì)所述第一圖形材料層進(jìn)行圖形化處理，形成所述第一圖形。
[0027] 可選的，在所述襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形的方法包括：
[0028] 在所述第一介電層上形成所述阻擋層、位于阻擋層上的第二介電層、位于第二介 電層上的圖形化光刻膠層；
[0029] 以所述圖形化光刻膠層為掩模對(duì)所述第二介電層及阻擋層進(jìn)行刻蝕，以在所述第 二介電層及阻擋層內(nèi)至少形成一個(gè)溝槽，所述溝槽暴露出所述第一介電層；
[0030] 去除所述圖形化光刻膠層之后，向所述溝槽內(nèi)填充第二圖形材料層，以形成所述 第二圖形；
[0031] 形成所述第二圖形之后去除所述第二介電層；
[0032] 去除所述第二介電層之后，在所述阻擋層和第二圖形上形成第一圖形材料層，所 述第一圖形材料層表面與所述第二圖形表面齊平；
[0033] 對(duì)所述第一圖形材料層進(jìn)行圖形化處理，以形成所述第一圖形。
[0034] 可選的，所述阻擋層的材料至少包括SiN、SiC、SiCN中的一種。
[0035] 可選的，所述去除所述第一圖形、進(jìn)行快速熱退火處理的步驟中，先去除所述第一 圖形、再進(jìn)行快速熱退火處理；或者，先進(jìn)行快速熱退火處理、再去除所述第一圖形。
[0036] 可選的，所述第一圖形的材料為光刻膠或無定形碳。
[0037] 可選的，利用原子層沉積方法形成所述互連線原材料層。
[0038] 可選的，所述銅的化合物為氮化銅。
[0039] 可選的，所述快速熱退火處理是在真空環(huán)境中進(jìn)行，退火溫度為100°C -300°C，退 火時(shí)間為5min_lh。
[0040] 可選的，所述快速熱退火處理是在氫氣環(huán)境中進(jìn)行，退火工藝參數(shù)包括：退火溫度 為 150°C -300°c，退火時(shí)間為 5min-30min，壓強(qiáng)為 ITorr-lOTorr。
[0041] 可選的，所述退火處理是在氫氣及惰性氣體的混合氣體環(huán)境中進(jìn)行，退火工藝參 數(shù)包括：退火溫度為150°C _300°C，退火時(shí)間為5min-30min，壓強(qiáng)為ITorr-lOTorr。
[0042] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0043] 通過在襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形，然后在襯底和圖形上形成材料為銅的化 合物的互連線原材料層，然后進(jìn)行快速熱退火處理和回刻，所述快速熱退火處理的步驟使 得互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅，所述回刻的步驟使得在圖形的兩側(cè)形成側(cè)墻，從而在 圖形的兩側(cè)均形成銅互連線。因此，本發(fā)明綜合利用SADP(self-aligned double pattern) 和快速熱退火處理技術(shù)來形成銅互連線，克服了現(xiàn)有技術(shù)中相鄰兩個(gè)銅互連線之間的間距 受光刻工藝的限制而不能進(jìn)一步縮小的缺陷，并使所形成銅互連線密度是圖形密度的兩 倍，提高了銅互連線的密度。
[0044] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案中，半導(dǎo)體襯底上的多個(gè)圖形中除了包括 第一圖形之外，還包括第二圖形，這樣，能同時(shí)在第一圖形和第二圖形的兩側(cè)均形成銅互連 線。如果第一圖形兩側(cè)的銅互連線為第一銅互連線，則當(dāng)?shù)诙D形的材料為銅時(shí)，第二圖形 和第二圖形兩側(cè)的銅互連線共同構(gòu)成第二銅互連線；當(dāng)?shù)诙D形的材料為銅的化合物時(shí)， 對(duì)互連線原材料層進(jìn)行快速熱退火處理的過程中，第二圖形的材料能同時(shí)被轉(zhuǎn)化為銅，這 樣，退火處理后的第二圖形和第二圖形兩側(cè)的銅互連線共同構(gòu)成第二銅互連線。因此，利用 該技術(shù)方案能同時(shí)形成寬度不相同的銅互連線，具體為第二銅互連線的寬度大于第一銅互 連線的寬度，以適應(yīng)某些半導(dǎo)體器件應(yīng)用的需求。
[0045] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述互連線原材料層是利用原子層沉積方法形成時(shí)，使得互連線原 材料層具有較好的臺(tái)階覆蓋能力，進(jìn)而使得銅互連線的寬度得到很好的控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046] 圖1至圖3是現(xiàn)有一種銅互連線形成方法中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0047] 圖4至圖10是本發(fā)明的實(shí)施例一中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0048] 圖11至圖12是本發(fā)明的實(shí)施例二中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0049] 圖13至圖23是本發(fā)明的實(shí)施例三中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0050] 圖24至圖25是本發(fā)明的實(shí)施例四中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0051] 圖26至圖35是本發(fā)明的實(shí)施例五中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖；
[0052] 圖36至圖37是本發(fā)明的實(shí)施例六中銅互連線在各個(gè)制作階段的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0053] 由于SADP技術(shù)具有進(jìn)一步縮小相鄰兩個(gè)圖形之間的間距、提高圖形的密度的優(yōu) 點(diǎn)，鑒于此，發(fā)明人考慮利用SADP技術(shù)來進(jìn)一步縮小相鄰兩個(gè)銅互連線之間的間距、提高 銅互連線的密度，具體的設(shè)想方案如下：在襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形；在襯底和圖 形上形成銅金屬層，并使得銅金屬層覆蓋在圖形的側(cè)壁和頂部上；對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻，剩 余的位于圖形兩側(cè)的銅金屬層構(gòu)成銅互連線，由此來縮小相鄰兩個(gè)銅互連線之間的間距、 提高銅互連線的密度。
[0054] 但是，在實(shí)際制作過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的沉積銅金屬層的方法(包括電鍍、物理氣相 沉積）并不能保證銅金屬層很好地覆蓋在圖形的側(cè)壁和頂部上，導(dǎo)致上述設(shè)想方案實(shí)際上 并不能夠?qū)嵤?br> [0055] 鑒于此，發(fā)明人又作出了進(jìn)一步的改進(jìn)：在襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形；在 襯底和圖形上形成互連線原材料層，所述互連線原材料層的材料為銅的化合物，能夠較好 地覆蓋在在圖形的側(cè)壁和頂部上；然后進(jìn)行快速熱退火處理和回刻，所述快速熱退火處理 的步驟使得互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅，所述回刻的步驟使得在圖形的兩側(cè)形成側(cè) 墻，從而在圖形的兩側(cè)形成銅互連線，并進(jìn)一步縮小了相鄰兩個(gè)銅互連線之間的間距、提高 了銅互連線的密度。
[0056] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0057] 實(shí)施例一
[0058] 下面結(jié)合圖4至圖10對(duì)本實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0059] 如圖4所示，首先執(zhí)行步驟S1 :提供半導(dǎo)體襯底100。
[0060] 襯底100可為體硅（bulk silicon)襯底或絕緣體上硅（SOI)襯底等常用的襯底， 襯底100上已形成有構(gòu)成電路的有源器件(如晶體管，未圖示）和/或無源器件(如電容，未 圖示)。
[0061] 襯底100還包括位于表面的第一介電層（未圖示)。所述第一介電層可為低k (介 電常數(shù))介電層，如氧化硅、碳氧化硅（SiOC)等，或者第一介電層可為高k介電層，第一介電 層可由一層介電層構(gòu)成或由多層介電層疊合而成。第一介電層將襯底100上已形成的器件 覆蓋住，且第一介電層內(nèi)部形成有互連結(jié)構(gòu)(如金屬互連線和/或?qū)щ姴迦ㄎ磮D示)。
[0062] 繼續(xù)參照?qǐng)D4所示，接著執(zhí)行步驟S2 :在襯底100上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多 個(gè)圖形均為第一圖形120。
[0063] 圖中以三個(gè)圖形120為例。在一個(gè)實(shí)施例中，第一圖形120的材料為光刻膠，多個(gè) 第一圖形120的形成方法包括：在襯底100上形成光刻膠層(未圖示);對(duì)所述光刻膠層進(jìn)行 光刻，以形成多個(gè)第一圖形120。
[0064] 在另一個(gè)實(shí)施例中，第一圖形120的材料為無定形碳（amorphous carbon),多個(gè) 第一圖形120的形成方法包括：在襯底100上形成無定形碳層(未圖示);在所述無定形碳層 上形成圖形化光刻膠層(未圖示）；以所述圖形化光刻膠層為掩模對(duì)所述無定形碳層進(jìn)行刻 蝕，以形成多個(gè)第一圖形120,然后去除所述圖形化光刻膠層。
[0065] 當(dāng)然，第一圖形120的材料及第一圖形120的形成方法并不能僅僅局限于所列舉 的實(shí)施例，其它適于形成第一圖形120的材料及適于形成第一圖形120的方法也在本發(fā)明 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0066] 在本實(shí)施例中，第一圖形120與襯底100的第一介電層之間形成有阻擋層110。
[0067] 在刻蝕形成第一圖形120的步驟中，阻擋層110可用作刻蝕阻擋層（etch stop layer)。阻擋層110的材料至少包括SiN、SiC、SiCN中的一種。
[0068] 結(jié)合圖4及圖5所示，接著執(zhí)行步驟S3 :在襯底100及第一圖形120上形成互連 線原材料層130,互連線原材料層130的材料為銅的化合物。
[0069] 在本實(shí)施例中，互連線原材料層130的材料為氮化銅（Cu3N)。可利用原子層沉積 (ALD)方法形成互連線原材料層130,以獲取厚度均勻的互連線原材料層130 ;而且，利用原 子層沉積方法來形成互連線原材料層130,可以使得互連線原材料層130具有較好的臺(tái)階 覆蓋性能。
[0070] 具體地，可以Cu為靶材和N2作為反應(yīng)氣體以形成氮化銅層（即為互連線原材料層 130)。
[0071] 結(jié)合圖5至圖8所示，接著執(zhí)行步驟S4 :對(duì)互連線原材料層130進(jìn)行回刻，在第一 圖形120的兩側(cè)形成側(cè)墻131，然后去除第一圖形120、再進(jìn)行快速熱退火處理，以使側(cè)墻 131的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互連線140。
[0072] 結(jié)合圖5及圖6所示，在本實(shí)施例中，利用如Cl2、HBr等含鹵族元素氣體來刻蝕氮 化銅層（即為互連線原材料層130)。在刻蝕形成側(cè)墻131的步驟中，阻擋層110可用作刻蝕 阻擋層。
[0073] 結(jié)合圖6及圖7所示，去除第一圖形120,使得任意相鄰兩個(gè)側(cè)墻131之間均存在 間隙G。當(dāng)?shù)谝粓D形120的材料為光刻膠時(shí)，可利用顯影液去除第一圖形120 ;當(dāng)?shù)谝粓D形 120的材料為無定形碳時(shí)，可利用灰化的方法去除第一圖形120。在去除第一圖形120的步 驟中，阻擋層110可用作刻蝕阻擋層。
[0074] 比較圖7與圖4可知，側(cè)墻131密度是第一圖形120密度的兩倍，相鄰兩個(gè)側(cè)墻 131之間的間距(等于側(cè)墻131的寬度與相鄰兩個(gè)側(cè)墻131之間的空隙寬度之和)小于相鄰 兩個(gè)第一圖形120之間的間距(等于第一圖形120的寬度與相鄰兩個(gè)第一圖形120之間的 空隙寬度之和)。在本實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)側(cè)墻131之間的間距為相鄰兩個(gè)第一圖形120之 間的間距的二分之一。
[0075] 結(jié)合圖7及圖8所示，進(jìn)行快速熱退火（Rapid Thermal Annealing,簡(jiǎn)稱RTA)處 理，在退火處理的過程中側(cè)墻131發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得側(cè)墻131的材料由氮化銅轉(zhuǎn)化為銅， 從而形成銅互連線140。
[0076] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述快速熱退火處理是在真空環(huán)境中進(jìn)行，其中，退火溫度為 100°C -300°C，退火時(shí)間為5min-lh。由于氮化銅在低溫條件下性質(zhì)非常不穩(wěn)定，容易分解 成Cu與N2，因此經(jīng)過一段時(shí)間的退火處理之后可使得側(cè)墻131的材料由氮化銅轉(zhuǎn)化為銅， 從而使得側(cè)墻131轉(zhuǎn)化為銅互連線140。
[0077] 在另一個(gè)實(shí)施例中，所述快速熱退火處理是在氫氣環(huán)境中進(jìn)行，其中，退火處理工 藝參數(shù)包括：退火溫度為150°C _300°C，退火時(shí)間為5min-30min，壓強(qiáng)為ITorr-lOTorr。在 退火處理過程中，一方面，氮化銅在氫氣的作用下會(huì)被還原成銅，另一方面，氮化銅會(huì)發(fā)生 分解并生成銅，從而使得氮化銅能充分轉(zhuǎn)化為銅。退火處理過程中退火溫度不能太高，否則 經(jīng)退火處理所形成的銅互連線表面會(huì)形成銅突起缺陷（Cu hillock)，銅突起可能會(huì)造成短 路之類的缺陷，從而影響良率；但是，退火溫度又不能太低，否則可能會(huì)導(dǎo)致側(cè)墻131不能 完全轉(zhuǎn)化為銅。在此實(shí)施例基礎(chǔ)上，還可向退火處理環(huán)境中加入惰性氣體(如氮?dú)?，即快速 熱退火處理是在氫氣與惰性氣體混合的氣體環(huán)境中進(jìn)行，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，惰性氣 體體積占混合氣體的5%-20%。
[0078] 所述快速熱退火處理步驟可以在化學(xué)氣相沉積腔室中進(jìn)行，以便進(jìn)行此步驟S4 之后可以在同一個(gè)反應(yīng)腔室中直接進(jìn)行后續(xù)步驟S5(即沉積介電層或覆蓋層)，節(jié)省了運(yùn)送 形成有銅互連線140的襯底100的時(shí)間，且避免了形成有銅互連線140的襯底100暴露在 空氣中。
[0079] 比較圖8與圖4可知，銅互連線140密度是第一圖形120密度的兩倍，相鄰兩個(gè)銅 互連線140之間的間距(等于銅互連線140寬度與相鄰兩個(gè)銅互連線140之間的空隙寬度 之和)小于相鄰兩個(gè)第一圖形120之間的間距，使相鄰兩個(gè)銅互連線140之間的間距不再局 限于光刻工藝的限制而無法進(jìn)一步縮小，提高了銅互連線140的密度。在本實(shí)施例中，相鄰 兩個(gè)銅互連線140之間的間距為相鄰兩個(gè)第一圖形120之間的間距的二分之一。在本實(shí)施 例中，結(jié)合圖5所示，由于用于形成銅互連線140的互連線原材料層130是利用原子層沉積 方法形成，互連線原材料層130的厚度是均勻的，故能使得銅互連線140的寬度（圖中銅互 連線水平方向上的尺寸）是均勻的。
[0080] 需說明的是，如圖5所示，互連線原材料層130的材料并不能僅僅局限于氮化銅， 當(dāng)互連線原材料層130的材料為其它銅的化合物，且經(jīng)過快速熱退火處理(在退火處理過 程中可加入能與銅的化合物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)氣體）之后所述銅的化合物能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) (分解反應(yīng)或還原反應(yīng)）并生成銅時(shí)，符合這種條件的互連線原材料層130也在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
[0081] 例如，互連線原材料層130的材料為氧化銅（CuO)，則在此步驟S4中可利用含鹵族 元素的氣體來刻蝕互連線原材料層130以形成側(cè)墻131，然后在氫氣環(huán)境(或者氫氣與惰性 氣體的混合氣體環(huán)境）中進(jìn)行所述快速熱退火處理，在退火處理過程中氧化銅在氫氣的作 用下被還原成銅，從而形成銅互連線。
[0082] 在上述實(shí)施例中，是先去除第一圖形120,再進(jìn)行快速熱退火處理以使側(cè)墻131的 材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互連線140。在其它實(shí)施例中，也可以先進(jìn)行快速熱退火處理以使 側(cè)墻131的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互連線140,然后再去除第一圖形120。
[0083] 接著執(zhí)行步驟S5 :結(jié)合圖8和圖9所示，在襯底100及銅互連線140上形成介電 層150 ;或者，結(jié)合圖8和圖10所示，在銅互連線140及相鄰兩個(gè)銅互連線140之間的空隙 G上形成覆蓋層160。
[0084] 在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行上述步驟S4之后，結(jié)合圖8和圖9所示，在襯底100及銅互 連線140上形成介電層150,然后，對(duì)介電層150進(jìn)行平坦化處理，以去除超出銅互連線140 上表面的介電層150。在一個(gè)實(shí)施例中，利用化學(xué)氣相沉積方法形成介電層150,所述平坦 化處理工藝為化學(xué)機(jī)械研磨。
[0085] 介電層150的材料可為低k (介電常數(shù))介電層，如氧化硅、碳氧化硅（SiOC)等，或 者介電層150可為高k介電層。為了減小相鄰兩個(gè)銅互連線140之間的耦合電容，以獲得 較短的RC延遲，優(yōu)選地，介電層150為高k介電層。
[0086] 為了防止銅會(huì)擴(kuò)散到介電層150中，以及增加銅互連線140與介電層150之間的 附著力，在形成介電層150之前，如圖9所示，還包括在銅互連線140的側(cè)壁和頂部上形成 阻擋層170的步驟。阻擋層170的材料可為鉭（Ta)、氮化鉭（TaN)或鉭硅氮（TaSiN)。
[0087] 在另一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行上述步驟S4之后，結(jié)合圖8及圖10所示，在銅互連線140 及相鄰兩個(gè)銅互連線140之間的空隙G上形成覆蓋層160,相鄰兩個(gè)銅互連線140及覆蓋層 160所限定的空間內(nèi)填充有空氣，以形成空氣隙（air gap) S，這樣，相鄰兩個(gè)銅互連線140 之間通過空氣隙S絕緣。覆蓋層160的材料可為氮化硅（SiN)或氮碳化硅（SiCN)，這樣，覆 蓋層160還可用作后續(xù)刻蝕工藝的刻蝕阻擋層（ESL)。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，覆蓋層160 利用化學(xué)氣相沉積方法形成。
[0088] 阻擋層110可以防止銅擴(kuò)散到阻擋層110下方的第一介電層中，防止了器件性能 下降。
[0089] 實(shí)施例二
[0090] 將實(shí)施例一中步驟S1至步驟S5中的步驟S4替換為步驟S4 '即可獲得本實(shí)施例 的技術(shù)方案，即執(zhí)行實(shí)施例一中的步驟S3之后執(zhí)行步驟S4 ':進(jìn)行快速熱退火處理以使互 連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻，圖形兩側(cè)的剩余銅金屬層構(gòu) 成銅互連線，接著去除第一圖形。
[0091] 在步驟S4 '中，結(jié)合圖5及圖11所示，先對(duì)互連線原材料層130進(jìn)行快速熱退火 處理，經(jīng)過退火處理之后互連線原材料層130的材料發(fā)生變化從而形成銅金屬層141，具體 的退火步驟可以參照實(shí)施例一中的步驟S4,在此不再贅述；然后，結(jié)合圖11及圖12所示， 對(duì)銅金屬層141進(jìn)行回刻，第一圖形120兩側(cè)的剩余銅金屬層141構(gòu)成銅互連線140 ;然后， 去除第一圖形120。在刻蝕形成銅互連線140的步驟中，阻擋層110可用作刻蝕阻擋層。
[0092] 在一個(gè)具體的實(shí)施例中，利用含鹵元素的氣體如Cl2、HBr等對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻。
[0093] 利用上述實(shí)施例一及實(shí)施例二的技術(shù)方案所獲得的多個(gè)銅互連線的寬度是相同 的，但是在某些集成電路中要求同一半導(dǎo)體襯底上的某些銅互連線寬度相對(duì)大一些、而某 些銅互連線寬度相對(duì)小一些。在此發(fā)明構(gòu)思基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)施例一和實(shí)施例二的技術(shù)方案的 基礎(chǔ)上作出改進(jìn)，并提供了下述實(shí)施例三及實(shí)施例四的技術(shù)方案。
[0094] 實(shí)施例三
[0095] 下面結(jié)合圖13至圖23對(duì)本實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0096] 如圖13所示，首先執(zhí)行步驟S11 :提供半導(dǎo)體襯底200,襯底200包括位于表面的 第一介電層210。
[0097] 第一介電層210的材料和結(jié)構(gòu)可以參考實(shí)施例一中的步驟S1，在此不再贅述。
[0098] 如圖17所示，接著執(zhí)行步驟S12 :在襯底100上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多個(gè)圖 形中包括至少一個(gè)第一圖形230及第二圖形240,第一圖形230和第二圖形240的材料不相 同，其中，第二圖形240的材料為銅或銅的化合物。
[0099] 在本實(shí)施例中，在襯底100上形成多個(gè)間隔排列的圖形的方法包括：
[0100] 如圖13所示，在第一介電層210上形成第二介電層212,在第二介電層212上形成 圖形化光刻膠層220,以圖形化光刻膠層220為掩模對(duì)第二介電層212進(jìn)行刻蝕，以在第二 介電層212內(nèi)形成溝槽211，溝槽211的數(shù)量至少為一個(gè)（圖中以一個(gè)溝槽為例）；
[0101] 然后，結(jié)合圖13及圖14所示，去除圖形化光刻膠層220,接著向溝槽211內(nèi)填充第 二圖形材料層，以形成第二圖形240,在一個(gè)具體的實(shí)施例中，可在第二介電層212及溝槽 211上形成第二圖形材料層，所述第二圖形材料層將溝槽211填滿，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨 處理以去除多余的第二圖形材料層，剩余的填充在溝槽211內(nèi)的第二圖形材料層構(gòu)成第二 圖形240,第二圖形240的上表面幾乎與第二介電層212齊平；
[0102] 然后，結(jié)合圖14及圖15所示，去除剩余的第二介電層212 ;
[0103] 然后，如圖16所示，在第一介電層210上形成第一圖形材料層231，第一圖形材料 層231表面幾乎與第二圖形240表面齊平，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，可在第一介電層210及 第二圖形240上形成第一圖形材料層，然后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨處理以去除多余的第一圖形 材料層，化學(xué)機(jī)械研磨之后第一圖形材料層為第一圖形材料層231，且第一圖形材料層231 表面與第二圖形240表面幾乎齊平；
[0104] 然后，結(jié)合圖16及圖17所示，對(duì)第一圖形材料層231進(jìn)行圖形化處理，以形成第 一圖形230,第一圖形230的數(shù)量至少為一個(gè)（圖中以兩個(gè)第一圖形230為例)，在一個(gè)具體 的實(shí)施例中，可在第一圖形材料層231及第二圖形240上形成圖形化光刻膠層，然后以所述 圖形化光刻膠層為掩模對(duì)第一圖形材料層231進(jìn)行刻蝕，以形成第一圖形230。
[0105] 在本實(shí)施例中，第一圖形230的材料為光刻膠或無定形碳，但是第一圖形230的材 料并不能僅僅局限于本實(shí)施例中所列舉的實(shí)施例，其它適于形成第一圖形230的材料也在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0106] 在本實(shí)施例中，第二圖形240的材料為銅。
[0107] 如圖18所示，接著執(zhí)行步驟S13 :在襯底100、第一圖形230及第二圖形240上形 成互連線原材料層250。
[0108] 在本實(shí)施例中，互連線原材料層250的材料為氮化銅（Cu3N)。
[0109] 如圖18至圖21所示，接著執(zhí)行步驟S14 :對(duì)互連線原材料層250進(jìn)行回刻，第一 圖形230兩側(cè)的剩余互連線原材料層250構(gòu)成側(cè)墻251，第二圖形240兩側(cè)的剩余互連線原 材料層250構(gòu)成側(cè)墻252,然后去除第一圖形230、再進(jìn)行快速熱退火處理，以使側(cè)墻251和 側(cè)墻252的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互連線261。
[0110] 結(jié)合圖18和圖19所示，對(duì)互連線原材料層250進(jìn)行回刻，以在第一圖形230的兩 側(cè)形成側(cè)墻251，在第二圖形240的兩側(cè)形成側(cè)墻252。
[0111] 結(jié)合圖19及圖20所示，去除第一圖形230,使得相鄰兩個(gè)側(cè)墻251之間或相鄰的 側(cè)墻251與側(cè)墻252之間存在間隙G。
[0112] 結(jié)合圖20和圖21所示，經(jīng)過退火處理之后，側(cè)墻251和側(cè)墻252的材料轉(zhuǎn)化為銅 從而形成銅互連線261。
[0113] 第一圖形230和第二圖形240的兩側(cè)均形成有銅互連線261。在本實(shí)施例中，定義 形成在第一圖形230側(cè)壁上的銅互連線261為第一銅互連線261 ;定義第二圖形240和第 二圖形240兩側(cè)壁上的銅互連線261共同構(gòu)成第二銅互連線262。由此可知，第二銅互連線 262的寬度大于第一銅互連線261的寬度。
[0114] 需說明的是，如圖14所示，第二圖形240的材料不應(yīng)僅僅局限于銅，當(dāng)?shù)诙D形 240的材料為銅的化合物，如氮化銅或氧化銅時(shí)，在此步驟的退火處理過程中第二圖形240 的材料可以轉(zhuǎn)化為銅，因而第二圖形240兩側(cè)壁上的銅互連線261可以和退火處理后的第 二圖形240共同構(gòu)成第二銅互連線262。
[0115] 當(dāng)然，第二圖形240的材料并不能僅僅局限于銅、氮化銅或氧化銅，當(dāng)?shù)诙D形 240的材料為其它銅的化合物，且經(jīng)過快速熱退火處理(在退火處理過程中可加入能與銅的 化合物發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)氣體）之后所述銅的化合物能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(分解反應(yīng)或還原反應(yīng)） 并生成銅時(shí)，符合這種條件的第二圖形240也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0116] 另需說明的是，如圖18所示，互連線原材料層250的材料并不能僅僅局限于氮化 銅，互連線原材料層250的其它可替代材料可以參考實(shí)施例一，在此不再贅述。
[0117] 接著執(zhí)行步驟S15 :結(jié)合圖21和圖22所示，在第一介電層210、第一銅互連線261 及第二銅互連線262上形成介電層270 ;或者，結(jié)合圖21和圖23所示，在第一銅互連線261、 第二銅互連線262及相鄰兩個(gè)銅互連線之間的空隙G上形成覆蓋層280。
[0118] 更具體的形成介電層270和覆蓋層280的方法可以參考實(shí)施例一中的步驟S5,在 此不再贅述。
[0119] 同實(shí)施例一一樣，在形成介電層270之前，還可在第一介電層210、第一銅互連線 261及第二銅互連線262上形成阻擋層B2。
[0120] 需強(qiáng)調(diào)的是，由于本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)獲得 的，因此上述本實(shí)施例的技術(shù)方案僅僅描述了一些比較重要的改進(jìn)之處，其它未詳細(xì)說明 的內(nèi)容或可替換方案可參照實(shí)施例一，在本實(shí)施例中不再贅述。
[0121] 實(shí)施例四
[0122] 將實(shí)施例三中步驟S11至步驟S15中的步驟S14替換為步驟S14 7即可獲得本實(shí) 施例的技術(shù)方案，即執(zhí)行實(shí)施例三中的步驟S13之后執(zhí)行步驟S14 ':進(jìn)行快速熱退火處理 以使互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻，圖形兩側(cè)的剩余銅金 屬層構(gòu)成銅互連線，接著去除第一圖形。
[0123] 在步驟S14 '中，結(jié)合圖18及圖24所示，先對(duì)互連線原材料層250進(jìn)行快速熱退 火處理，經(jīng)過退火處理之后互連線原材料層250的材料發(fā)生變化從而形成銅金屬層260具 體的退火步驟可以參照實(shí)施例一中的步驟S4,在此不贅述；然后，結(jié)合圖24及圖25所示， 對(duì)銅金屬層260進(jìn)行回刻，第一圖形230及第二圖形240兩側(cè)的剩余銅金屬層260構(gòu)成銅 互連線261。
[0124] 定義第一圖形230側(cè)壁上的銅互連線261為第一銅互連線261。當(dāng)?shù)诙D形240 的材料為銅時(shí)，第二圖形240和第二圖形240兩側(cè)壁上的銅互連線261共同構(gòu)成第二銅互 連線262 ;當(dāng)?shù)诙D形240的材料為銅的化合物時(shí)，退火處理之后第二圖形240也轉(zhuǎn)化為 銅，這樣，第二圖形240兩側(cè)的銅互連線261和退火處理后的第二圖形240共同構(gòu)成第二銅 互連線262。
[0125] 需強(qiáng)調(diào)的是，由于本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)獲得 的，因此上述本實(shí)施例的技術(shù)方案僅僅描述了一些比較重要的改進(jìn)之處，其它未詳細(xì)說明 的內(nèi)容或可替換方案可參照實(shí)施例一、實(shí)施例二及實(shí)施例三，在本實(shí)施例中不再贅述。
[0126] 上述實(shí)施例三及實(shí)施例四的技術(shù)方案中，第一銅互連線261的寬度小于第二銅互 連線262的寬度，且第一銅互連線261直接和第一介電層210內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)連接。
[0127] 寬度相對(duì)較小的第一銅互連線261可用作集成電路中功能區(qū)電路的銅互連線，寬 度相對(duì)較大的第二銅互連線262可用作集成電路中外圍電路電路的銅互連線。
[0128] 當(dāng)寬度相對(duì)較小的第一銅互連線261直接和第一介電層210內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)電連接 時(shí)，由于第一銅互連線261寬度一般比較小、密度比較大，容易出現(xiàn)短路。為了解決這個(gè)問 題，下述實(shí)施例五和實(shí)施例六在實(shí)施例三和實(shí)施例四的基礎(chǔ)上，作出了以下改進(jìn)：寬度相對(duì) 較小的第一銅互連線和位于同一層的寬度相對(duì)較大的第二銅互連線連接，而第二銅互連線 直接與第一介電層內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)電連接。由于第二銅互連線的寬度比較大、密度也比較小， 比較容易實(shí)現(xiàn)第二銅互連線直接與第一介電層內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)電連接。
[0129] 實(shí)施例五
[0130] 下面結(jié)合圖26至圖35對(duì)本實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0131] 如圖30所示，首先執(zhí)行步驟S21 :提供半導(dǎo)體襯底300,襯底300包括位于表面的 第一介電層310。
[0132] 如圖30所示，接著執(zhí)行步驟S22 :在襯底100上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多個(gè)圖 形中包括至少一個(gè)第一圖形330及第二圖形340,第一圖形330和第一介電層310之間形成 有阻擋層B1，第一圖形330和第二圖形340的材料不相同，其中，第二圖形340的材料為銅 或銅的化合物。
[0133] 在本實(shí)施例中，阻擋層B1的材料至少包括SiN、SiC、SiCN中的一種。
[0134] 在本實(shí)施例中，在襯底100上形成多個(gè)間隔排列的圖形的方法包括：
[0135] 如圖26所示，在第一介電層310上形成阻擋層B1，在阻擋層B1上形成第二介電 層312,在第二介電層312上形成圖形化光刻膠層320,以圖形化光刻膠層320為掩模對(duì)第 二介電層312及阻擋層B1進(jìn)行刻蝕，以在第二介電層312及阻擋層B1內(nèi)形成溝槽311，溝 槽311暴露出下方的第一介電層310,溝槽311的數(shù)量至少為一個(gè)（圖中以一個(gè)溝槽為例）；
[0136] 然后，結(jié)合圖26及圖27所示，去除圖形化光刻膠層320,接著向溝槽311內(nèi)填充第 二圖形材料層，以形成第二圖形340,第二圖形340與其下方的第一介電層310接觸；
[0137] 然后，結(jié)合圖27及圖28所示，去除第二介電層312,在去除第二介電層312的步驟 中阻擋層B1用作刻蝕阻擋層；
[0138] 然后，如圖29所示，在阻擋層B1上形成第一圖形材料層331，第一圖形材料層331 表面與第二圖形340表面幾乎齊平；
[0139] 然后，結(jié)合圖29及圖30所示，對(duì)第一圖形材料層331進(jìn)行圖形化處理，以形成第 一圖形330,第一圖形330的數(shù)量至少為一個(gè)（圖中以兩個(gè)第一圖形330為例)，在圖形化處 理第一圖形材料層331的步驟中阻擋層B1用作刻蝕阻擋層。
[0140] 在本實(shí)施例中，第二圖形340的材料為銅。
[0141] 如圖31所示，接著執(zhí)行步驟S23 :在襯底100、第一圖形330及第二圖形340上形 成互連線原材料層350,互連線原材料層350的材料為銅的化合物。
[0142] 在本實(shí)施例中，互連線原材料層350的材料為氮化銅（Cu3N)。
[0143] 如圖31至圖34所示，接著執(zhí)行步驟S24 :對(duì)互連線原材料層350進(jìn)行回刻，第一 圖形330兩側(cè)的剩余互連線原材料層350構(gòu)成側(cè)墻351，第二圖形340兩側(cè)的剩余互連線原 材料層350構(gòu)成側(cè)墻352,然后去除第一圖形330、再進(jìn)行快速熱退火處理，以使側(cè)墻351和 側(cè)墻352的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互連線361。
[0144] 結(jié)合圖31及圖32所示，在刻蝕互連線原材料層350的步驟中阻擋層B1用作刻蝕 阻擋層。
[0145] 結(jié)合圖32及圖33所示，去除第一圖形330,使得相鄰兩個(gè)側(cè)墻351之間或相鄰的 側(cè)墻351與側(cè)墻352之間存在間隙G。在去除第一圖形330的步驟中阻擋層B1用作刻蝕阻 擋層。
[0146] 結(jié)合圖33及圖34所示，經(jīng)過退火處理之后，側(cè)墻351和側(cè)墻352的材料轉(zhuǎn)化為銅 從而形成銅互連線361。第一圖形330和第二圖形340的兩側(cè)均形成有銅互連線361。在 本實(shí)施例中，定義形成在第一圖形330側(cè)壁上的銅互連線361為第一銅互連線361 ;定義第 二圖形340和第二圖形340兩側(cè)壁上的銅互連線361共同構(gòu)成第二銅互連線362。由此可 知，第二銅互連線362的寬度大于第一銅互連線361的寬度。
[0147] 圖34是沿圖35中AA截面的剖面圖，結(jié)合圖34及圖35所示，第二銅互連線362 中的一部分銅互連線與第一介電層310內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)電連接，第一銅互連線361與同一層 的第二銅互連線362連接，且第一銅互連線361與第一介電層310之間被阻擋層B1隔開， 因此，第一銅互連線361通過第二銅互連線362和第一介電層310內(nèi)的互連結(jié)構(gòu)電連接。
[0148] 接著執(zhí)行步驟S25 :在半導(dǎo)體襯底及銅互連線上形成第二介電層；或者，在銅互連 線及相鄰兩個(gè)銅互連線之間的空隙上形成覆蓋層。
[0149] 需強(qiáng)調(diào)的是，由于本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例三的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)獲得 的，因此上述本實(shí)施例的技術(shù)方案僅僅描述了一些比較重要的改進(jìn)之處，其它未詳細(xì)說明 的內(nèi)容或可替換方案可參照前面三個(gè)實(shí)施例，在本實(shí)施例中不再贅述。
[0150] 實(shí)施例六
[0151] 將實(shí)施例五中步驟S21至步驟S25中的步驟S24替換為步驟S24 7即可獲得本實(shí) 施例的技術(shù)方案，即執(zhí)行實(shí)施例五中的步驟S23之后執(zhí)行步驟S24 ':進(jìn)行快速熱退火處理 以使互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì)銅金屬層進(jìn)行回刻，圖形兩側(cè)的剩余銅金 屬層構(gòu)成銅互連線，接著去除第一圖形。
[0152] 在步驟S14 7中，結(jié)合圖30及圖36所示，先對(duì)互連線原材料層350進(jìn)行快速熱退 火處理，經(jīng)過退火處理之后互連線原材料層350的材料發(fā)生變化從而形成銅金屬層360,且 當(dāng)?shù)诙D形340的材料為銅的化合物時(shí)，退火處理之后第二圖形340也轉(zhuǎn)化為銅，這樣銅金 屬層360與第二圖形340構(gòu)成一個(gè)整體，具體的退火步驟可以參照實(shí)施例一中的步驟S4,在 此不贅述；然后，結(jié)合圖36及圖37所示，對(duì)銅金屬層360進(jìn)行回刻，第一圖形330及第二圖 形340兩側(cè)的剩余銅金屬層360構(gòu)成銅互連線361，第二圖形340與其兩側(cè)的銅互連線361 共同構(gòu)成銅互連線362 ;然后，去除第一圖形330。
[0153] 需強(qiáng)調(diào)的是，由于本實(shí)施例的技術(shù)方案是在實(shí)施例五的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)獲得 的，因此上述本實(shí)施例的技術(shù)方案僅僅描述了一些比較重要的改進(jìn)之處，其它未詳細(xì)說明 的內(nèi)容或可替換方案可參照前面五個(gè)實(shí)施例，在本實(shí)施例中不再贅述。
[0154] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種銅互連線的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述襯底上形成多個(gè)間隔排列的圖形，多個(gè)所述圖形中至少包括一個(gè)第一圖形； 在所述襯底及圖形上形成互連線原材料層，所述互連線原材料層的材料為銅的化合 物； 對(duì)所述互連線原材料層進(jìn)行回刻，在所述圖形的兩側(cè)形成側(cè)墻，然后去除所述第一圖 形、進(jìn)行快速熱退火處理，所述快速熱退火處理使所述側(cè)墻的材料轉(zhuǎn)化為銅從而形成銅互 連線； 或者，進(jìn)行快速熱退火處理以使所述互連線原材料層的材料轉(zhuǎn)化為銅金屬層，對(duì)所述 銅金屬層進(jìn)行回刻，所述圖形兩側(cè)的剩余銅金屬層構(gòu)成銅互連線，接著去除所述第一圖形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，多個(gè)所述圖形均為所述 第一圖形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，多個(gè)所述圖形中還包括 至少一個(gè)第二圖形，所述第一圖形的材料與所述第二圖形的材料不相同，所述第二圖形的 材料為銅或所述銅的化合物； 當(dāng)所述第二圖形的材料為銅的化合物時(shí)，所述快速熱退火處理使所述第二圖形的材料 轉(zhuǎn)換為銅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述襯底包括位于表面 的第一介電層，所述第一介電層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)； 所述銅互連線位于第一介電層上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，形成在所述第一圖形兩 側(cè)的銅互連線和第一介電層之間設(shè)有阻擋層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，在所述襯底上形成多個(gè) 間隔排列的圖形的方法包括： 在所述襯底上形成第二介電層； 在所述第二介電層上形成圖形化光刻膠層； 以所述圖形化光刻膠層為掩模對(duì)所述第二介電層進(jìn)行刻蝕，在所述第二介電層內(nèi)至少 形成一個(gè)溝槽，所述溝槽暴露出第一介電層； 去除所述圖形化光刻膠層之后，向所述溝槽內(nèi)填充第二圖形材料層，以形成所述第二 圖形； 形成所述第二圖形之后去除所述第二介電層； 去除所述第二介電層之后，在所述第一介電層和第二圖形上形成第一圖形材料層，所 述第一圖形材料層表面與所述第二圖形表面齊平； 對(duì)所述第一圖形材料層進(jìn)行圖形化處理，形成所述第一圖形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，在所述襯底上形成多個(gè) 間隔排列的圖形的方法包括： 在所述第一介電層上形成所述阻擋層、位于阻擋層上的第二介電層、位于第二介電層 上的圖形化光刻膠層； 以所述圖形化光刻膠層為掩模對(duì)所述第二介電層及阻擋層進(jìn)行刻蝕，以在所述第二介 電層及阻擋層內(nèi)至少形成一個(gè)溝槽，所述溝槽暴露出所述第一介電層； 去除所述圖形化光刻膠層之后，向所述溝槽內(nèi)填充第二圖形材料層，以形成所述第二 圖形； 形成所述第二圖形之后去除所述第二介電層； 去除所述第二介電層之后，在所述阻擋層和第二圖形上形成第一圖形材料層，所述第 一圖形材料層表面與所述第二圖形表面齊平； 對(duì)所述第一圖形材料層進(jìn)行圖形化處理，以形成所述第一圖形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料至少 包括SiN、SiC、SiCN中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述去除所述第一圖形、 進(jìn)行快速熱退火處理的步驟中，先去除所述第一圖形、再進(jìn)行快速熱退火處理；或者，先進(jìn) 行快速熱退火處理、再去除所述第一圖形。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述第一圖形的材料為 光刻膠或無定形碳。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，利用原子層沉積方法形 成所述互連線原材料層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述銅的化合物為 氮化銅。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述快速熱退火處理 是在真空環(huán)境中進(jìn)行，退火溫度為l〇〇°C -300°C，退火時(shí)間為5min-lh。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述快速熱退火 處理是在氫氣環(huán)境中進(jìn)行，退火工藝參數(shù)包括：退火溫度為150°C -300°C，退火時(shí)間為 5min_30min，壓強(qiáng)為 ITorr-lOTorr。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的銅互連線的形成方法，其特征在于，所述退火處理是在氫 氣及惰性氣體的混合氣體環(huán)境中進(jìn)行，退火工藝參數(shù)包括：退火溫度為150°C -300°C，退火 時(shí)間為 5min_30min，壓強(qiáng)為 lTorr-lOTorr。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104103575SQ201310124031
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】張城龍, 張海洋 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司