半導體器件的形成方法
【專利摘要】一種半導體器件的形成方法，包括：提供半導體襯底，并在所述半導體襯底上形成介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層中形成溝槽或者通孔；在所述溝槽或者通孔的底部和側壁上形成阻擋層；在所述阻擋層上形成籽晶層，所述籽晶層包括至少兩層籽晶材料層，在形成每層籽晶材料層之后進行脫氣工藝；在所述籽晶層上形成填充滿所述溝槽或者通孔的金屬層。本發(fā)明所形成的金屬層不包括空洞，包括金屬層的半導體器件的性能好。
【專利說明】半導體器件的形成方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其涉及一種半導體器件的形成方法。

【背景技術】
[0002]隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路(ULSI)發(fā)展，其內(nèi)部的電路密度越來越大，所含元件數(shù)量不斷增加，使得晶片的表面無法提供足夠的面積來制作所需的互連線(Interconnect)0為了配合元件縮小后所增加的互連線需求，利用通孔實現(xiàn)的兩層以上的多層金屬互連線的設計，成為超大規(guī)模集成電路技術所必須采用的方法。
[0003]由于銅金屬的電阻率低、電遷移壽命長，利用銅工藝制作金屬互連線，可降低金屬互連線的電阻。另外，利用低k材料或者超低k材料作為金屬互連線的介質(zhì)層，可以有效降低電容。因此，銅互連線搭配低k材料所構成的銅互連結構成為目前最受歡迎的互連結構組合，其能夠有效改善電阻電容延遲(Resistive Capacitive delay)的現(xiàn)象,改善電遷移等引起的可靠性問題。
[0004]現(xiàn)有工藝中一種銅互連線的形成方法包括:
[0005]提供半導體體襯底，并在所述半導體襯底上形成低k或者超低k材料的介質(zhì)層；
[0006]在所述介質(zhì)層中形成溝槽；
[0007]進行清洗工藝；
[0008]在所述溝槽的底部和側壁上依次形成阻擋層和銅籽晶層；
[0009]采用電鍍工藝在所述銅籽晶層上形成填充滿所述溝槽的銅金屬層。
[0010]然而，在對所形成的銅互連線進行測試時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有工藝形成的銅互連線中存在空洞(void)，銅互連線的接觸性差，易發(fā)生漏電，嚴重影響了包括所形成銅互連線的半導體器件的性能。
[0011]類似的，在采用上述工藝形成銅金屬插塞時，也存在相同的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明解決的問題是提供一種半導體器件的形成方法，避免所形成的金屬層中包括空洞，提高所形成的半導體器件的性能。
[0013]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導體器件的形成方法，包括:
[0014]提供半導體襯底，并在所述半導體襯底上形成介質(zhì)層；
[0015]在所述介質(zhì)層中形成溝槽或者通孔；
[0016]在所述溝槽或者通孔的底部和側壁上形成阻擋層；
[0017]在所述阻擋層上形成籽晶層，所述籽晶層包括至少兩層籽晶材料層，在形成每層籽晶材料層之后進行脫氣工藝；
[0018]在所述籽晶層上形成填充滿所述溝槽或者通孔的金屬層。
[0019]可選的，所述籽晶層包括兩層籽晶材料層。
[0020]可選的，在形成溝槽或者通孔之后，且在形成所述阻擋層之前，所述形成方法還包括:進行脫氣工藝。
[0021]可選的，形成所述阻擋層、形成每層籽晶材料層和進行脫氣工藝在同一反應腔中進行。
[0022]可選的，所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于lOmin，在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTorr。
[0023]可選的，形成所述籽晶材料層包括:先進行沉積處理，再進行致密化處理。
[0024]可選的，在所述介質(zhì)層中形成溝槽或者通孔之后，在形成溝槽或者通孔之后，且在形成所述阻擋層之前，所述形成方法還包括:進行清洗工藝。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0026]在位于半導體襯底上的介質(zhì)層中形成溝槽或者通孔之后，在所述槽或者通孔的底部和側壁上形成阻擋層，然后在所述阻擋層上形成包括至少兩層籽晶材料層的籽晶層，并在每層籽晶材料層形成之后進行脫氣工藝；通過對形成籽晶材料層的反應腔進行多次脫氣工藝，使反應腔中殘留的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)逐步減少，避免籽晶材料層中銅原子被氧化成氧化銅，進而避免氧化銅在形成金屬層時被去除而導致的籽晶層表面不連續(xù)，使阻擋層能夠完全被籽晶層覆蓋，進而使金屬層能夠均勻生長于籽晶層上，防止所形成的金屬層中包含空洞，提高了所形成半導體器件的性能。
[0027]進一步，所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于lOmin，在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTon.。當反應腔中溫度大于或者等于200°C且小于或者等于4000C，殘留于介質(zhì)層中的水轉化為氣態(tài)。在對反應腔進行脫氣工藝時，氣態(tài)的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)被排出反應腔。由于進行脫氣工藝后反應腔中壓強小于或者等于20mTorr，其內(nèi)部氣態(tài)的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)較少，有效避免籽晶層中原子發(fā)生氧化反應，使所形成籽晶層的表面連續(xù)，進而使金屬層能夠均勻生長于籽晶層上，防止所形成的金屬層中包含空洞，提高了所形成半導體器件的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1?圖5是本發(fā)明半導體器件的形成方法一個實施例的示意圖。

【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)有工藝所形成的銅互連線或者銅金屬插塞包括空洞主要由如下原因造成:
[0030](I)介質(zhì)層的材料為低k或者超低k材料，其通常為多孔材料。在進行清洗工藝時，清洗溶液易殘留于所述介質(zhì)層中。在后續(xù)通過一步沉積工藝形成銅籽晶層過程中，進行清洗工藝時殘留的水和其他雜質(zhì)在形成銅籽晶層的整個過程中一直存在，銅原子與殘留于介質(zhì)層中的水和形成籽晶層的反應腔中的氧氣發(fā)生反應，形成氧化銅。采用電鍍工藝在所述籽晶層上形成銅金屬層時，籽晶層中氧化銅與電鍍?nèi)芤?主要由硫酸銅、硫酸和水組成，所述電鍍?nèi)芤褐羞€包含有催化劑、抑制劑、調(diào)整劑等多種添加劑)發(fā)生反應而被去除，暴露出所述阻擋層，導致銅籽晶層表面不連續(xù)，銅無法生長于阻擋層上，在后續(xù)形成的銅金屬層中形成空洞。
[0031](2)清洗工藝無法將形成溝槽過程殘留的聚合物完全去除，且清洗溶液中的部分離子(如:氯離子、氟離子等)易殘留于所述介質(zhì)層表面。在通過晶圓傳送盒將形成有溝槽或者通孔的半導體器件轉移至進行籽晶層沉積工藝的反應腔，以形成籽晶層時，殘留的聚合物易附著于所形成籽晶層的表面上，導致銅無法生長于被聚合物覆蓋的籽晶層上，從而在銅金屬層中形成空洞。而且，在銅籽晶層中的銅原子與殘留于介質(zhì)層中的水和反應腔中氧氣發(fā)生反應時，殘留的氯離子、氟離子能夠作為反應的催化劑，提高反應的速率，使籽晶層上銅原子被氧化的更快，所形成的氧化銅更多，電鍍形成銅金屬層時暴露出阻擋層的面積更大，形成于銅金屬層中空洞的數(shù)量更多，半導體器件的性能更差。
[0032](3)形成籽晶層和形成銅金屬層之間的間隔時間較長(通常大于1.5小時)，籽晶層表面的銅原子易與反應腔中的氧結合，形成氧化銅。由于所形成的氧化銅在電鍍工藝中被去除，導致籽晶層表面不連續(xù)，進而導致銅無法生長于未被籽晶層覆蓋的阻擋層上，所形成的銅金屬層中存在空洞，影響了所形成半導體器件的性能。而且，形成籽晶層和形成銅金屬層之間的間隔時間越長，所形成氧化銅的量越多，對所形成半導體器件性能的影響也越大。
[0033]本發(fā)明的技術方案在形成阻擋層之后，在阻擋層上由下至上依次形成多層層疊設置的籽晶材料層，并在每一籽晶材料層形成之后進行脫氣工藝，將位于阻擋層上的多層籽晶材料層共同作為后續(xù)形成金屬層的籽晶層。由于在每一層籽晶材料層形成之后均進行脫氣工藝，使用于形成籽晶材料層的反應腔中殘留的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)逐步減少，避免籽晶材料層表面被聚合物覆蓋，以及避免所形成籽晶材料層中銅原子被氧化形成氧化銅，防止氧化銅與電鍍?nèi)芤喊l(fā)生反應而被去除，使所形成的籽晶材料層均勻致密，進而使阻擋層完全被籽晶層所覆蓋暴露，避免在所形成的金屬層包含空洞，提高了所形成半導體器件的性能。而且，由于在形成籽晶層過程中對反應腔進行了多次脫氣工藝，反應腔中水、聚合物以及其他雜質(zhì)的含量極低，即使形成籽晶層和形成銅金屬層之間的間隔時間較長，也不會使籽晶層中的金屬原子氧化，從而不會在金屬層中形成空洞，使所形成的金屬層與籽晶層的接觸性較好，避免發(fā)生漏電，提高了包括所形成金屬層的半導體器件的性能。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0035]需要說明的是，本實施例中，僅以金屬互連線(即金屬層為金屬互連線)的形成方法為例，對本發(fā)明半導體器件的形成方法進行說明。在其他實施例中，所述金屬層還可為金屬插塞，其形成工藝與金屬互連線的形成工藝類似，在此不做贅述。
[0036]參考圖1，提供半導體襯底200，并在所述半導體襯底200上形成介質(zhì)層202。
[0037]本實施例中，所述半導體襯底200的材料可為單晶硅或單晶硅鍺，或者單晶摻碳硅；或者還可以包括其它半導體材料，本發(fā)明對此不做限制。
[0038]此外，所述半導體襯底200中還可形成有器件結構(圖未示)。所述器件結構可以為半導體前段工藝中形成的器件結構，例如MOS晶體管等。
[0039]本實施例中，所述介質(zhì)層202的材料為多孔的低k材料或者多孔的超低k材料。
[0040]繼續(xù)參考圖1，在所述介質(zhì)層202中形成溝槽203a。
[0041]具體的，在所述介質(zhì)層202中形成溝槽203a可包括如下步驟:
[0042]在所述介質(zhì)層202上形成光刻膠層(未圖示)，所述光刻膠層中形成有光刻圖案，所述光刻圖案與后續(xù)形成的溝槽203a的開口形狀相對應；
[0043]以所述光刻膠層為掩模，刻蝕所述介質(zhì)層202，以在所述介質(zhì)層202中形成溝槽203a ；
[0044]去除所述光刻膠層。
[0045]本實施例中，刻蝕所述介質(zhì)層202的方法可為干法刻蝕。
[0046]所述干法刻蝕的氣體可為含氟氣體、含氯氣體、⑶和隊中的一種或幾種組合，本發(fā)明對此不做限制。
[0047]繼續(xù)參考圖1，進行清洗工藝。
[0048]本實施例中，所述清洗工藝的溶液為EKC和稀釋的氫氟酸溶液。具體的，先采用EKC進行清洗工藝，再采用稀釋的氫氟酸溶液進行清洗工藝。其中，EKC為由杜邦公司提供的一種堿性溶液。
[0049]通過進行所述清洗工藝，以去除刻蝕形成溝槽203a過程中殘留的聚合物和離子，以利于后續(xù)阻擋層和籽晶層的形成，提高所形成半導體器件的性能。
[0050]需要說明的是，由于介質(zhì)層202為多孔材料，在進行清洗工藝時，清洗溶液中的水和離子(如:C1—、F—等)易吸附于所述介質(zhì)層202上。
[0051]將圖1中半導體結構轉移至能形成阻擋層和籽晶層的反應腔中，并在形成阻擋層之前，對所述反應腔進行脫氣工藝。
[0052]本實施例中，形成阻擋層和籽晶層在同一反應腔中進行。形成阻擋層和籽晶層的反應腔可為應用材料公司(AMAT)或者諾發(fā)系統(tǒng)(Novellus)提供的阻擋層和籽晶層形成裝置。
[0053]本實施例中，所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，如200°c、250°c、30(rc、35(rc、38(rc或者400°C ;進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于1min,如2min、5min、5.5min、7min、9min或者1min ;在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTorr,如5mTorr、1mTorr> 15mTorr、17mTorr或者20mTorr。
[0054]通過對所述反應腔進行脫氣工藝，去除殘留于反應腔和圖1中半導體結構中的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)，減小水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)對后續(xù)阻擋層和籽晶層的形成工藝造成影響。
[0055]需要說明的是，考慮到若通過脫氣工藝將反應腔抽至真空(反應腔中壓強為0)，會對半導體器件造成損傷，脫氣工藝僅需保證將反應腔中壓強降至小于或者等于20mTorr即可。而且附著于介質(zhì)層中雜質(zhì)較難通過脫氣工藝去除。因此，脫氣工藝僅能夠減少殘留于反應腔和圖1中半導體結構中的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)，但無法完全去除。
[0056]參考圖2，在介質(zhì)層202上以及圖1中所述溝槽203a的底部和側壁上形成阻擋層204。
[0057]具體的，所述阻擋層204的材料可為鉭和氮化鉭中的一種或組合。形成所述阻擋層204的方法可為物理氣相沉積工藝。所述阻擋層204的厚度范圍為50埃?120埃。
[0058]本實施例中，阻擋層204的材料為鉭和氮化鉭。所述阻擋層204能夠有效阻止后續(xù)形成籽晶層和金屬層中銅原子進入所述介質(zhì)層202中，避免所形成的金屬互連線發(fā)生電遷移失效，提高了所形成半導體器件的性能。
[0059]需要說明的是，本實施例中，形成阻擋層204、以及后續(xù)形成各層籽晶材料層和脫氣工藝在同一反應腔中進行，避免半導體結構在轉移過程中受到污染，以及避免所形成的籽晶材料層與外部空氣接觸而被氧化。同時，還減少了轉移半導體結構的步驟，降低了形成半導體器件的成本。
[0060]繼續(xù)參考圖2，在所述阻擋層204上形成第一層籽晶材料層206a。
[0061]本實施例中，所述第一層籽晶材料層206a的材料為銅，所述第一層籽晶材料層206a的厚度范圍為150埃?250埃。
[0062]形成所述第一層籽晶材料層206a包括:先進行沉積處理，再進行致密化處理。所述沉積處理的目的在于在阻擋層204上沉積銅原子，所述致密化處理的目的在于使位于阻擋層上銅原子分布均勻、致密。進行沉積處理的方法可為物理氣相沉積工藝，其具體形成工藝為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。所述致密化處理也為物理氣相沉積工藝。其與沉積處理的區(qū)別在于:進行該物理氣相沉積工藝時，電源功率較大，反應離子的速度較快，在形成沉積銅原子的同時對已沉積的銅原子進行轟擊，且沉積銅原子的速率與轟擊去除銅原子的速率接近，在不增加第一層籽晶材料層厚度的同時，使第一層籽晶材料層表面上銅原子分布均勻、致密，從而形成表面均勻致密的第一層籽晶材料層206a以及包括阻擋層204和第一層籽晶材料層206a的溝槽203b。
[0063]需要說明的是，在進行沉積處理時，位于溝槽203b開口處銅原子的沉積速率大于位于溝槽203b底部和側壁以及溝槽203b周圍阻擋層204上銅原子的沉積速率，導致所形成第一層籽晶材料層206a中銅原子在溝槽203b的開口處堆積,最終形成突起(Overhang,未標注)。通過進行致密化處理，還能夠使溝槽開口處的突起逐步減小，減小突起對后續(xù)籽晶材料層和金屬層的形成工藝造成影響，最終提高所形成半導體器件的性能。
[0064]在其他實施例中，還能夠通過致密化處理去除溝槽開口處的突起，避免突起對后續(xù)籽晶材料層和金屬層的形成工藝造成影響。
[0065]在形成第一層籽晶材料層206a之后，對所述反應腔進行脫氣工藝。所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于lOmin，在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTorr。具體可以參考前面的脫氣工藝。
[0066]由于反應腔內(nèi)的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，殘留于介質(zhì)層202中水轉化為氣態(tài)。在進行脫氣工藝時，氣態(tài)的水、空氣以及反應腔中殘留的其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)一起被排出反應腔。由于進行脫氣工藝之后反應腔中壓強小于或者等于20mTorr,其內(nèi)部氣態(tài)的水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)較少,使第一層籽晶材料層206a中與氧氣和水發(fā)生反應的銅原子數(shù)量較少，以及避免所形成的第一層籽晶材料層206a表面被聚合物所覆蓋，使所形成第一層籽晶材料層206a的表面連續(xù)，利于后續(xù)金屬層的形成，防止所形成的金屬層中包含空洞，提高了所形成半導體器件的性能。
[0067]在進行脫氣工藝時，若反應腔內(nèi)的溫度大于等于100°C且小于200°C，盡管殘留于介質(zhì)層202中水轉化為氣態(tài)，氣態(tài)的水、空氣以及反應腔中殘留的其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)能夠一起被排出反應腔，但其排出反應腔的速率較慢，進行脫氣工藝所需的時間較長，形成半導體器件的時間成本較高。若反應腔內(nèi)的溫度小于100°C，留于介質(zhì)層202中水仍為液態(tài)，脫氣工藝很難將液態(tài)水排出反應腔，大量的水易使第一籽晶材料層206a中銅原子氧化成氧化銅，所形成的氧化銅易在后續(xù)工藝被去除，使第一籽晶材料層206a表面不連續(xù)。若反應腔內(nèi)的溫度大于400°C，過高的溫度會對所形成的半導體器件的造成損傷，降低了所形成半導體器件的成品率。
[0068]由于第一層籽晶材料層206a的厚度比較薄，因此在形成第一層籽晶材料層206a之后就及時進行脫氣處理，可以大大提高脫氣效率，盡可能將氣態(tài)的水、空氣以及反應腔中殘留的其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)一起排出反應腔。
[0069]參考圖3，在所述第一層籽晶材料層206a上形成第二層籽晶材料層206b，同時形成了包括第二層籽晶材料層206b的溝槽203c。
[0070]本實施例中，所述第二層籽晶材料層206b的形成方法與所述第一層籽晶材料層206a的形成方法相同，所形成第二層籽晶材料層206b的表面均勻致密，同時還能減少堆積于溝槽203c開口處銅原子的數(shù)量。在形成金屬層時，避免因溝槽203c開口寬度過小而導致的溝槽提前封口，進而避免在后續(xù)形成的金屬層中形成空洞，提高了所形成半導體器件的性能。所述第二層籽晶材料層206b的厚度范圍為150埃?250埃。
[0071]本實施例中，所述第一層籽晶材料層206a和第二層籽晶材料層206b共同作為用于形成半導體器件中金屬層的籽晶層。在后續(xù)通過電鍍工藝形成金屬層時，所述籽晶層作為陰極與電源負極連接。
[0072]在第二層籽晶材料層206b形成之后，對所述反應腔進行脫氣工藝。所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于lOmin，在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTorr。具體可以參考前面的脫氣工藝。
[0073]在反應腔內(nèi)的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C時，殘留于介質(zhì)層202中水轉化為氣態(tài)。通過進行所述脫氣工藝，使反應腔中氣態(tài)的水、空氣以及其它雜質(zhì)(聚合物、離子等)一起排出反應腔，減少所形成第二層籽晶材料層206b中銅原子與反應腔中氧氣和水發(fā)生反應而氧化成為氧化銅，以及避免第二層籽晶材料層206b表面被殘留的聚合物覆蓋，所形成第二層籽晶材料層206b的表面連續(xù)，利于后續(xù)金屬層的形成。
[0074]另外，由于反應腔中水、空氣和其他雜質(zhì)(聚合物、離子等)較少，即使形成籽晶層與后續(xù)形成金屬層之間的間隔時間較長，籽晶層表面的銅原子也不會被氧化或被聚合物覆蓋，所形成籽晶層表面連續(xù)，形成于籽晶層上金屬層中不包括空洞，所形成半導體器件的性能較好。
[0075]在形成第二層籽晶材料層206b之后，將圖3中所述半導體器件由反應腔轉移至電鍍反應池中，以通過電鍍工藝在所述第二層籽晶材料層206b上形成金屬材料層。
[0076]參考圖4，在所述第二層籽晶材料層206b上形成金屬材料層208a，所述金屬材料層208a填充滿圖3中所述溝槽203c。
[0077]本實施例中，形成所述金屬材料層208a的方法為電鍍工藝。
[0078]具體的，將圖3中半導體結構置于電鍍反應池中。所述電鍍反應池中有電鍍?nèi)芤?、金屬銅陽極和電源正負極。所述電鍍?nèi)芤褐饕闪蛩徙~、硫酸和水組成，所述電鍍?nèi)芤褐羞€包含有催化劑、抑制劑、調(diào)整劑等多種添加劑。所述電鍍工藝的過程為:所述籽晶層連接電源的負極，所述金屬銅陽極連接電源的正極，位于所述金屬銅陽極上的銅原子發(fā)生氧化反應形成金屬銅離子，位于所述籽晶層表面附近的金屬銅離子發(fā)生還原反應，生成的銅原子沉積在所述籽晶層表面，形成金屬材料層208a。
[0079]由于籽晶層表面未形成氧化銅，不存在氧化銅與電鍍?nèi)芤喊l(fā)生反應而造成的阻擋層204暴露，所形成籽晶層表面連續(xù)，電鍍工藝生成的銅原子能夠均勻生長于籽晶層上，最終使所形成金屬材料層208a中不存在空洞。
[0080]參考圖5,對圖4中金屬材料層208a、第一層籽晶材料層206a、第二層籽晶材料層206b和阻擋層204進行化學機械研磨工藝，至暴露出所述介質(zhì)層202，剩余第一層籽晶材料層206c和第二層籽晶材料層206d以及形成了金屬層208b。
[0081]本實施例中，所述化學機械研磨工藝為本領域技術人員所熟知，在此不再贅述。所形成的金屬層208b為金屬互連線。
[0082]本實施例中，分兩次形成籽晶層，并在每一層籽晶材料層形成之后進行脫氣工藝，從而使形成籽晶材料層的反應腔中的水、空氣和其他雜質(zhì)的逐漸減少，避免籽晶材料層中銅原子被氧化成氧化銅，進而避免氧化銅在形成金屬層時被去除而導致的籽晶材料層表面不連續(xù)，以及避免所形成籽晶材料層的表面因被聚合物覆蓋而不連續(xù)，使阻擋層204能夠完全被籽晶層覆蓋，進而使金屬層能夠均勻生長于籽晶層上，防止所形成的金屬層208b中包含空洞，提高了所形成半導體器件的性能。
[0083]需要說明的是，本實施例中，所述籽晶層包括兩層籽晶材料層。
[0084]在其他實施例中，所述籽晶層還包括兩層以上籽晶材料層。同樣，在形成每層籽晶材料層之后進行脫氣工藝，使用于形成籽晶材料層的反應腔中殘留的水、空氣和其他雜質(zhì)在進行多次脫氣工藝過程中的逐漸減少，避免籽晶材料層中銅原子被氧化成氧化銅，使每層籽晶材料層的表面均勻致密，進而使阻擋層能夠被籽晶材料層完全覆蓋，以在后續(xù)通過電鍍工藝形成金屬層時，避免在金屬層中形成空洞。包括兩層以上籽晶材料層的半導體器件的形成方與上述實施例類似，在此不做贅述。
[0085]即使在介質(zhì)層為非多孔材料時，只要籽晶層和金屬層的材料容易發(fā)生氧化，仍會存在空洞的問題，因此在其他實施例中，所述籽晶層和金屬層還可為其他易發(fā)生氧化的金屬材料；所述介質(zhì)層也可為非多孔的低k材料或者非多孔的超低k材料，本發(fā)明不限于此。
[0086]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種半導體器件的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導體襯底，并在所述半導體襯底上形成介質(zhì)層； 在所述介質(zhì)層中形成溝槽或者通孔； 在所述溝槽或者通孔的底部和側壁上形成阻擋層； 在所述阻擋層上形成籽晶層，所述籽晶層包括至少兩層籽晶材料層，在形成每層籽晶材料層之后進行脫氣工藝； 在所述籽晶層上形成填充滿所述溝槽或者通孔的金屬層。
2.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述籽晶層包括兩層籽晶材料層。
3.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，在形成溝槽或者通孔之后，且在形成所述阻擋層之前，所述形成方法還包括:進行脫氣工藝。
4.如權利要求1或3所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述阻擋層、形成每層籽晶材料層和進行脫氣工藝在同一反應腔中進行。
5.如權利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述脫氣工藝的溫度大于或者等于200°C且小于或者等于400°C，進行脫氣工藝的時間大于或者等于2min且小于或者等于lOmin，在進行脫氣工藝之后，所述反應腔中的壓強小于或者等于20mTorr。
6.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述籽晶材料層包括:先進行沉積處理，再進行致密化處理。
7.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述籽晶層的材料為銅；所述金屬層的材料為銅。
8.如權利要7所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，形成所述金屬層的方法為電鍍工藝。
9.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，在形成溝槽或者通孔之后，且在形成所述阻擋層之前，所述形成方法還包括:進行清洗工藝。
10.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料為多孔的低k材料或者多孔的超低k材料。
11.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為鉭和氮化鉭中的一種或者組合，所述阻擋層的厚度范圍為50埃?120埃。
12.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述籽晶材料層的厚度范圍為150埃?250埃。
【文檔編號】H01L21/768GK104282618SQ201310277147
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月3日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】白凡飛, 宋興華, 彭冰清 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司