本申請涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法與一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法。

背景技術(shù)：

在制作硅通孔(Through Silicon Via，TSV)的過程中，常在晶片上設(shè)置絕緣層、刻蝕停止層與具有降低離子擴(kuò)散效應(yīng)的阻擋層，在光刻與刻蝕之后，晶片邊緣未形成金屬層圖案的區(qū)域，其邊緣的絕緣層、刻蝕停止層與阻擋層較難去除，并隨后續(xù)重復(fù)的金屬層制程而形成堆疊層，由于堆疊層中的各層與晶片襯底及金屬層的材料的差異，在金屬淀積的熱處理過程中，堆疊層出現(xiàn)熱膨脹系數(shù)失配，不同的熱膨脹系數(shù)使得堆疊層的各層之間、堆疊層與互連層以及堆疊層與淀積的金屬層之間存在應(yīng)力，使得不同物質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生剝離進(jìn)而使該堆疊層成為剝落缺陷源頭，其中的部分掉入晶片的內(nèi)部形成剝落缺陷，影響器件的良率。

現(xiàn)有技術(shù)中，為避免晶圓襯底的邊緣堆疊層剝落缺陷源頭對晶圓良率產(chǎn)生影響，常通過晶邊清洗、傾斜腐蝕或者傾斜CMP的方式把可能的剝落缺陷去除，但是，此類方法的弊端在于去除剝落缺陷的過程或設(shè)備較復(fù)雜并且較難控制，很容易去除不到位或去除過度造成更多的剝落缺陷，甚至造成嚴(yán)重的金屬污染。

因此，為了解決剝落缺陷的過程或設(shè)備較復(fù)雜并且較難控制的問題，亟需一種容易控制并且能夠有效去除可能掉入晶片內(nèi)部的晶片邊緣剝落缺陷源頭的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請旨在提供一種晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法與一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的去除剝落缺陷的過程或設(shè)備較復(fù)雜并且較難控制的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供了一種晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法，上述清除方法包括：步驟S1，對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生剝落缺陷；以及步驟S2，去除上述剝落缺陷。

進(jìn)一步地，上述熱處理的溫度在100～600℃之間。

進(jìn)一步地，上述步驟S1包括：步驟S11，將具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行加熱至100～600℃后保持5～300s；步驟S12，將上述晶片降溫至0～80℃后保持5～300s；以及步驟S13，重復(fù)上述步驟S11至上述步驟S12至少一次。

進(jìn)一步地，上述步驟S11加熱過程中的升溫速率為3～20℃/s，上述步驟S12的降溫過程 中的降溫速率為3～10℃/s。

進(jìn)一步地，上述步驟S2中采用清洗將上述剝落缺陷去除。

進(jìn)一步地，上述清洗采用的洗液選自去離子水、酸溶液或堿溶液。

根據(jù)本申請的另一個(gè)方面，提供了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，上述制作方法包括：步驟S10，在晶片上設(shè)置依次遠(yuǎn)離上述晶片的互連介質(zhì)層和停止層；步驟S20，在上述互連介質(zhì)層、上述停止層和晶片內(nèi)設(shè)置硅通孔，形成具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片；步驟S30，采用上述的清除方法清除上述晶片邊緣剝落缺陷源頭；步驟S40，在上述互連介質(zhì)層和上述硅通孔的裸露表面設(shè)置互連金屬層；以及步驟S50，重復(fù)上述步驟S10至上述步驟S40，各步驟中設(shè)置的互連介質(zhì)層、停止層、硅通孔和互連金屬層共同形成金屬互連結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，上述停止層的材料選自Si₃N₄、氮氧化硅、聚酰亞胺中的一種或多種。

進(jìn)一步地，上述步驟S20中的上述硅通孔的設(shè)置方法包括：步驟S21，對上述晶片進(jìn)行刻蝕，形成預(yù)通孔；步驟S22，在上述晶片上依次設(shè)置絕緣層與阻擋層，上述絕緣層覆蓋上述互連介質(zhì)層的表面與上述預(yù)通孔，上述阻擋層覆蓋上述絕緣層；步驟S23，在上述阻擋層的表面上設(shè)置金屬導(dǎo)電層，上述金屬導(dǎo)電層填充上述預(yù)通孔；步驟S24，平坦化上述金屬導(dǎo)電層；以及步驟S25，去除上述預(yù)通孔以外的上述停止層，形成硅通孔。

進(jìn)一步地，上述絕緣層的材料與上述停止層的材料不同，形成上述絕緣層的材料為SiO₂、Si₃N₄或SiO₂與Si₃N₄形成的復(fù)合材料中的一種，優(yōu)選形成上述阻擋層的材料為Ta、TaN、TiN或TiW。

進(jìn)一步地，上述步驟S24中采用化學(xué)機(jī)械研磨法對上述金屬導(dǎo)電層進(jìn)行平坦化。

應(yīng)用本申請的技術(shù)方案，步驟S1先對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，使剝落缺陷源頭掉入晶片的內(nèi)部成為剝落缺陷；晶片內(nèi)部的剝落缺陷與晶片的結(jié)合力較小，使得剝落缺陷的清除變得容易，所以在步驟S2中采用常規(guī)的清除方法就可以將掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭清除。該方法較簡便且較容易控制，將可能在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭有效清除，避免了這些剝落缺陷源頭在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部成為剝落缺陷。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本申請一種優(yōu)選的實(shí)施方式中的晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法的流程圖；

圖2示出了本申請一種優(yōu)選的實(shí)施方式中的金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法流程圖；

圖3示出了本申請一種優(yōu)選的實(shí)施方式中的在晶片襯底上依次淀積SiO₂第一介質(zhì)層、Si₃N₄停止層后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了對圖3所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行光刻與刻蝕后形成的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了在圖4所示的晶片上設(shè)置SiO₂絕緣層后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6示出了在圖5所示的晶片上設(shè)置TaN阻擋層后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7示出了在圖6所示的晶片上設(shè)置銅導(dǎo)電層后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8示出了去除圖7所示的第一預(yù)通孔以外的銅導(dǎo)電層、阻擋層與絕緣層后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9示出了將圖8所示的第一預(yù)通孔以外的Si₃N₄停止層去除后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10示出了對圖9所示的晶片進(jìn)行熱處理后的晶片剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11示出了對圖10所示的掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭清除后的晶片剖面；以及

圖12示出了在圖11所示的晶片上設(shè)置第一互連屬層后的晶片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個(gè)器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

現(xiàn)在，將參照附圖更詳細(xì)地描述根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。然而，這些示例性實(shí)施方式可以由多種不同的形式來實(shí)施，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為只限于這里所闡述的實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，提供這些實(shí)施方式是為了使得本申請的公開徹底且完整，并且將這些示例性實(shí)施方式的構(gòu)思充分傳達(dá)給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在附圖中，為了清楚起見，擴(kuò)大了層和區(qū)域的厚度，并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的器件，因而將省略對它們的描述。

正如背景技術(shù)所介紹的，采用現(xiàn)有方法清除剝落缺陷源頭的過程較難控制，很容易清除不到位或清除過度造成更多的剝落缺陷，甚至造成嚴(yán)重的金屬污染。為了有效徹底清除剝落缺陷的源頭，進(jìn)而減少晶片的剝落缺陷，本申請?zhí)岢隽艘环N晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法與一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法。

本申請一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，提供了一種晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法，如圖1所示，該清除方法包括：步驟S1，對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，產(chǎn)生剝落缺陷；以及步驟S2，清除上述剝落缺陷。

上述清除方法，步驟S1先對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，使剝落缺陷源頭掉入晶片的內(nèi)部成為剝落缺陷；晶片內(nèi)部的剝落缺陷與晶片的結(jié)合力較小，使得剝落缺陷的清除變得容易，所以在步驟S2中采用常規(guī)的清除方法就可以將掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭清除。該方法較簡便且較容易控制，將可能在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭有效清除，避免了這些剝落缺陷源頭在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部成為剝落缺陷。

為了達(dá)到較好的熱處理效果，使更多的得晶片邊緣的剝落缺陷源頭掉入晶片的內(nèi)部且避免對已經(jīng)形成的器件的影響，本申請優(yōu)選上述熱處理的溫度在100～600℃間。

本申請的又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，上述步驟S1包括：步驟S11，將具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行加熱至100～600℃后保持5～300s；步驟S12，將上述晶片降溫至0～80℃后保持5～300s；以及步驟S13，重復(fù)上述步驟S11至上述步驟S12至少一次。采用冷熱交替的方式對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，能夠獲得更好的熱處理效果，使得更多的晶片邊緣的剝落缺陷源頭掉入晶片內(nèi)部，成為剝落缺陷。

為了獲得良好的熱處理效果并且避免晶片驟降驟升而產(chǎn)生裂紋等缺陷，本申請優(yōu)選上述步驟S11加熱過程中的升溫速率為3～20℃/s，上述步驟S12的降溫過程中的降溫速率為3～10℃/s。

本申請的又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，優(yōu)選上述步驟S2中采用清洗將上述剝落缺陷清除。由于經(jīng)過熱處理的掉入晶片內(nèi)部的分散剝落缺陷源頭與晶片的粘附力較小，較容易清除，所以采用清洗的方式就可以將晶片內(nèi)部的剝落缺陷徹底清除。

為了高效地清除晶片內(nèi)部的剝落缺陷，本申請優(yōu)選上述清洗采用的洗液選自去離子水、酸溶液或堿溶液。掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭，一般采用去離子水就可以清除。當(dāng)?shù)羧刖瑑?nèi)部的剝落缺陷源頭較難清除時(shí)，可以采用酸溶液，比如氫氟酸溶液；也可以采用堿溶液，比如氨水。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體材料及掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭清除的難易程度選擇合適的清洗液。

本申請的又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，提供了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，如圖2所示，上述制作方法包括：步驟S10，在晶片上設(shè)置依次遠(yuǎn)離上述晶片的互連介質(zhì)層和停止層；步驟S20，在上述互連介質(zhì)層、上述停止層和上述晶片內(nèi)設(shè)置硅通孔，形成具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片；步驟S30，采用上述的清除方法清除上述晶片邊緣剝落缺陷源頭；步驟S40，在上述互連介質(zhì)層和上述硅通孔的裸露表面設(shè)置互連金屬層；以及步驟S50，重復(fù)上述 步驟S10至上述步驟S40，各步驟中設(shè)置的互連介質(zhì)層、停止層、硅通孔和互連金屬層共同形成金屬互連結(jié)構(gòu)。

上述制作方法，采用上述晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法，能夠有有效清除在任一層金屬淀積時(shí)可能掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭；重復(fù)使用上述清除方法，可以有效清除在制作金屬互連結(jié)構(gòu)時(shí)可能掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭。該制作方法金屬互連結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的剝落缺陷較少，晶片的良率提高。

按照本領(lǐng)域的常規(guī)設(shè)置方式，優(yōu)選上述停止層的材料為Si₃N₄、氮氧化硅、聚酰亞胺、其他含氮化合物的一種或多種。

本申請的又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，采用常規(guī)的硅通孔設(shè)置方式，優(yōu)選上述步驟S20中的上述硅通孔的設(shè)置方法包括：步驟S21，對具有介質(zhì)互連層與停止層的上述晶片進(jìn)行刻蝕，形成預(yù)通孔；步驟S22，在上述晶片上設(shè)置絕緣層與阻擋層，上述絕緣層覆蓋上述金屬互連介質(zhì)層的表面與上述預(yù)通孔；步驟S23，在上述阻擋層的表面上設(shè)置金屬導(dǎo)電層，上述金屬導(dǎo)電層填充上述預(yù)通孔；步驟S24，平坦化上述金屬導(dǎo)電層；以及步驟S25，清除上述預(yù)通孔以外的上述停止層，形成硅通孔。晶片邊緣的絕緣層、刻蝕停止層與阻擋層較難清除形成堆疊層，由于堆疊層中的各層與晶片襯底及金屬層的材料的差異，在金屬淀積的熱處理過程中，堆疊層出現(xiàn)熱膨脹系數(shù)失配，不同的熱膨脹系數(shù)使得堆疊層的各層之間、堆疊層與互連層以及堆疊層與淀積的金屬層之間存在應(yīng)力，使得不同物質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)容易發(fā)生剝離進(jìn)而使該堆疊層成為剝落缺陷源頭，其中的部分掉入晶片的內(nèi)部形成剝落缺陷。

為了使得絕緣層的絕緣隔離效果更好，本申請優(yōu)選上絕緣層的材料與上述停止層的材料不同，形成上述絕緣層的材料為SiO₂、Si₃N₄或SiO₂與Si₃N₄形成的復(fù)合材料中的一種，優(yōu)選形成上述阻擋層的材料為Ta、TaN、TiN或TiW。為了能夠較好地阻擋金屬導(dǎo)電層中的金屬向互連介質(zhì)層的擴(kuò)散，本申請優(yōu)選優(yōu)選形成上述阻擋層的材料為Ta、TaN、TiN或TiW。

本申請又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，優(yōu)選上述步驟S24中采用化學(xué)機(jī)械研磨法對上述金屬導(dǎo)電層進(jìn)行平坦化?；瘜W(xué)機(jī)械研磨法較容易控制，在有效地清除金屬導(dǎo)電層、阻擋層與絕緣層的同時(shí)不對晶片的其結(jié)構(gòu)造成損傷。

按照本領(lǐng)域的常規(guī)設(shè)置方式，優(yōu)選上述步驟S40中采用ECP(Electro-Chemical Plating，電化學(xué)電鍍法)在晶片的表面淀積上述互連金屬層。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解上述金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，以下將結(jié)合附圖對上述金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法進(jìn)行說明。

采用熱氧化在晶片的襯底100上淀積一層SiO₂作為第一互連介質(zhì)層200，然后在第一互連介質(zhì)層200遠(yuǎn)離襯底的表面設(shè)置Si₃N₄作為停止層300，形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)；對圖3所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成第一預(yù)通孔201，如圖4所示。

在圖4所示的晶片的表面設(shè)置SiO₂作為絕緣層400，如圖5所示，SiO₂絕緣層400覆蓋Si₃N₄停止層300的表面與第一預(yù)通孔201的表面與側(cè)面；然后在SiO₂絕緣層400遠(yuǎn)離停止層 300的表面設(shè)置TaN作為阻擋層500，如圖6所示，TaN阻擋層500覆蓋上述SiO₂絕緣層400。

先用PVD淀積種子層，采用ECP在圖6所示的晶片上設(shè)置銅層作為金屬導(dǎo)電層600，如圖7所示，銅填充上述第一預(yù)通孔201。采用化學(xué)機(jī)械研磨對圖7所示的晶片進(jìn)行減薄，清除第一預(yù)通孔201以外的銅導(dǎo)電層600、阻擋層500與絕緣層400，形成圖8所示的結(jié)構(gòu)，第一預(yù)通孔201內(nèi)的材料均保留。

采用RIE干法刻蝕將第一預(yù)通孔以外的Si₃N₄停止層300清除，在第一預(yù)通孔內(nèi)形成圖9所示由銅導(dǎo)電層600、阻擋層500和絕緣層400形成的第一硅通孔202，如圖9所示，晶片邊緣具有由Si₃N₄停止層300、SiO₂絕緣層400與TaN阻擋層500組成的堆疊層，此堆疊層會(huì)在隨后的金屬淀積工藝中成為剝落缺陷源頭10。

對圖9所示的晶片進(jìn)行冷熱交替的熱處理，先將具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片以3℃/s的速率進(jìn)行升溫加熱，直到120℃，后保持25s；然后，將上述晶片以3℃/s的速率進(jìn)行降溫冷卻，直到30℃，后保持30s；重復(fù)升溫與降溫的過程以達(dá)到較好的熱處理效果，如圖10所示，熱處理后，晶片邊緣的剝落缺陷源頭10掉入晶片的內(nèi)部成為剝落缺陷，最后采用去離子水對圖10所示的掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷10’進(jìn)行清除，形成圖11所示的結(jié)構(gòu)。在圖11所示的晶片上設(shè)置第一互連金屬層700，形成圖12所示的結(jié)構(gòu)。

按照上述方法在圖12所示的晶片上設(shè)置剩余的互連介質(zhì)層、停止層、互連硅通孔和互連金屬層同時(shí)按照上述的清除方法清除可能掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭。上述制作方法較簡便且較容易控制，先采用熱處理再清洗的方法對可能掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷進(jìn)行清除。先對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，使?jié)撛诘膭兟淙毕菰搭^產(chǎn)生剝落掉入晶片的內(nèi)部，形成剝落缺陷，剝落缺陷分散落在晶片內(nèi)部的不同位置，與晶片的結(jié)合力較小，只需通過簡單的清洗即可將這些剝落缺陷源頭清除。且在制作其他互連層的時(shí)候，重復(fù)采用晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法，能夠有效清除整個(gè)互連結(jié)構(gòu)中的可能掉入互連結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷剝落源頭。使得金屬互連結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的剝落缺陷較少，晶片的良率提高。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

1)、本申請的清除方法，步驟S1先對具有晶片邊緣剝落缺陷源頭的晶片進(jìn)行熱處理，使剝落缺陷源頭掉入晶片的內(nèi)部成為剝落缺陷；晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭與晶片的結(jié)合力較小，使得剝落缺陷的清除變得容易，所以在步驟S2中采用常規(guī)的清除方法就可以將掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭清除。該方法較簡便且較容易控制，將可能在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭有效清除，避免了這些剝落缺陷源頭在金屬淀積時(shí)掉入晶片內(nèi)部。

2)、本申請的制作方法，采用上述晶片邊緣剝落缺陷源頭的清除方法，能夠有有效清除在某層金屬淀積時(shí)可能掉入某晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭；重復(fù)使用上述清除方法，可以有效清除在制作金屬互連結(jié)構(gòu)時(shí)可能掉入晶片內(nèi)部的剝落缺陷源頭。該制作方法金屬互連結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的剝落缺陷較少，晶片的良率提高。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等 同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。