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      互連結(jié)構(gòu)及其形成方法

      文檔序號:6938487閱讀:101來源:國知局
      專利名稱:互連結(jié)構(gòu)及其形成方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及半導體制造領域,特別涉及互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
      背景技術
      隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路發(fā)展,集成電路內(nèi)部的電路密度越來越 大,所包含的元件數(shù)量也越來越多,這種發(fā)展使得晶圓表面無法提供足夠的面積來制作所 需的互連線。為了滿足元件縮小后的互連線需求,兩層及兩層以上的多層金屬互連線的設計成 為超大規(guī)模集成電路技術所通常采用的一種方法。目前,不同金屬層或者金屬層與襯墊層 的導通,是通過金屬層與金屬層之間或者金屬層與襯墊層之間的介質(zhì)層形成一開口,在開 口內(nèi)填入導電材料,形成接觸孔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。在申請?zhí)枮?00610030809. 4的中國專利文 件中能夠發(fā)現(xiàn)更多的關于現(xiàn)有的溝槽的形成方案。下面結(jié)合附圖簡單的介紹互連結(jié)構(gòu)的形成過程。圖1至圖5為現(xiàn)有技術中互連結(jié) 構(gòu)的形成過程的示意圖。如圖1所示,提供襯底100 ;在所述襯底100表面形成金屬層110 ;在金屬層110 上沉積一定厚度的第一介質(zhì)層120,并利用光刻、刻蝕技術去除對應接觸孔處的第一介質(zhì)層 120直至露出金屬層110表面,以形成接觸孔開口 121。如圖2所示,利用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)方法在具有 接觸孔開口 121的第一介質(zhì)層120表面沉積阻擋層122。如圖3所示,利用電鍍工藝在阻擋層122表面沉積用于填充接觸孔開口 121的金 屬層123。如圖4所示,采用化學機械拋光工藝去除部分金屬層123、阻擋層122直至暴露出 第一介質(zhì)層120。如圖5所示,在第一介質(zhì)層120表面形成覆蓋金屬層123的第二介質(zhì)層124。但是現(xiàn)有工藝形成的互連結(jié)構(gòu)第二介質(zhì)層IM與金屬層123和第一介質(zhì)層120的 粘附性比較差,第二介質(zhì)層1 與金屬層123和第一介質(zhì)層120通常會形成有空洞或者縫 隙,金屬層123中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴散至第二介質(zhì)層IM或者第一介 質(zhì)層120內(nèi)的其他器件中,導致器件電學性能低下甚至整個器件失效。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明解決的技術問題是避免金屬層中的金屬原子沿介質(zhì)層間的空洞或者縫隙 擴散至介質(zhì)層內(nèi)的器件中。為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法,包括提供襯底;所述 襯底表面形成有第一金屬層;所述第一金屬層表面形成有第一介質(zhì)層;所述第一介質(zhì)層內(nèi) 形成有暴露出第一金屬層的接觸孔;所述接觸孔表面和底部、所述第一介質(zhì)層表面形成有 阻擋層;在所述阻擋層表面形成銅籽層;在所述銅籽層表面形成填充所述接觸孔的第二金屬層;去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層,且去除接觸孔內(nèi)的部分 第二金屬層和銅籽層;在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的第二金屬層表面形成保護 層;去除部分保護層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層;在所述第一介質(zhì)層表面形成覆 蓋保護層的第二介質(zhì)層??蛇x的,且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為化學機械拋光工藝??蛇x的,在去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層,且去除接 觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝后,銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比 接觸孔的深度小20埃至500埃??蛇x的,所述保護層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。可選的,所述保護層的形成工藝為物理氣相沉積工藝??蛇x的,所述形成保護層的具體工藝參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦,沉 積氣體可以為氬氣或者為氮氣,沉積氣體流量為每分鐘4標準立方厘米至每分鐘30標準立 方厘米??蛇x的,所述去除部分保護層和阻擋層的工藝為化學機械拋光工藝。本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu),包括襯底;位于襯底表面的第一金屬層;位于第 一金屬層表面的第一介質(zhì)層;位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔;位于接觸 孔側(cè)壁以及底部的阻擋層;位于阻擋層表面的銅籽層;位于銅籽層表面并部分填充接觸孔 的第二金屬層;位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護層;位于第一介質(zhì)層表面且 覆蓋所述保護層的第二介質(zhì)層??蛇x的,所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至 500 埃。可選的,所述保護層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦??蛇x的,所述保護層厚度為20埃至500埃。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明提供 的互連結(jié)構(gòu)形成方法形成的互連結(jié)構(gòu)的第一金屬層表面有一層厚度為20埃至500埃保護 層保護,從而避免了第一金屬層中的原子沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴散,且所述保 護層與阻擋層粘附性好,提高形成的互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。


      通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明,本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖,重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖5為現(xiàn)有技術中互連結(jié)構(gòu)的形成過程的示意圖;圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的一實施例的流程示意圖;圖7至圖17為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的一實施例的過程示意圖。
      具體實施例方式由背景技術可知,現(xiàn)有工藝形成的互連結(jié)構(gòu)中第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層的粘附性比較差,第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層通常會形成有空洞或者縫隙,金屬層 中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴散至第二介質(zhì)層或者第一介質(zhì)層內(nèi)的其他器件 中,導致器件電學性能低下甚至整個器件失效。為此,本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗,提出一種優(yōu)化的互連結(jié)構(gòu)形成方法,包括 如下步驟提供襯底;所述襯底表面形成有第一金屬層;所述第一金屬層表面形成有第一介 質(zhì)層;所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出第一金屬層的接觸孔;所述接觸孔表面和底部、所 述第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層;在所述阻擋層表面形成銅籽層;在所述銅籽層表面形成 填充所述接觸孔的第二金屬層;去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋 層,且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和銅籽層;在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的 第二金屬層表面形成保護層;去除部分保護層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層;在所 述第一介質(zhì)層表面形成覆蓋保護層的第二介質(zhì)層。可選的,且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為化學機械拋光工藝。可選的,在去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層,且去除接 觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝后,銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比 接觸孔的深度小20埃至500埃。可選的,所述保護層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。可選的,所述保護層的形成工藝為物理氣相沉積工藝。可選的,所述形成保護層的具體工藝參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦,沉 積氣體可以為氬氣或者為氮氣,沉積氣體流量為每分鐘4標準立方厘米至每分鐘30標準立 方厘米??蛇x的,所述去除部分保護層和阻擋層的工藝為化學機械拋光工藝。本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu),包括襯底;位于襯底表面的第一金屬層;位于第 一金屬層表面的第一介質(zhì)層;位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔;位于接觸 孔側(cè)壁以及底部的阻擋層;位于阻擋層表面的銅籽層;位于銅籽層表面并部分填充接觸孔 的第二金屬層;位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護層;位于第一介質(zhì)層表面且 覆蓋所述保護層的第二介質(zhì)層。可選的,所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至 500 埃。可選的,所述保護層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦??蛇x的,所述保護層厚度為20埃至500埃。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施,本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣,因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次,本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述,在詳述本發(fā)明實施例時,為便于說明,表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大,而且所述示意圖只是實例,其在此不應 限制本發(fā)明保護的范圍。此外,在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的一實施例的流程示意圖,圖7至圖16為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的一實施例的過程示意圖。下面結(jié)合圖6至圖16對本發(fā)明 的互連結(jié)構(gòu)形成方法進行說明。步驟S101,提供襯底;所述襯底表面形成有金屬層;所述金屬層表面形成有第一 介質(zhì)層;所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出金屬層的接觸孔;所述接觸孔表面和底部、所述 第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層。參考圖7,提供襯底200。所述襯底200可以為多層基片(例如,具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分級 基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的 一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。參考圖8,在所述襯底200表面形成第一金屬層210。所述第一金屬層210用于導通形成在襯底內(nèi)或者襯底表面的單元,例如柵極、源 極或者漏極,所述第一金屬層210材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者 幾種,所述第一金屬層210厚度為2000埃至3000埃。需要特別指出的是,由于金屬銅具有高熔點、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力, 所述第一金屬層210材料較優(yōu)選用銅,但是需要特別說明的是,選用其他導電物質(zhì)形成的 第一金屬層210在工藝節(jié)點高于130納米技術中仍然可以工作,只是傳輸延遲比較大,在此 特地說明,不應過分限制本發(fā)明的保護范圍。所述第一金屬層210的形成工藝可以選用公知的物理氣相沉積工藝或者電鍍工 藝,需特別指出的是,上述金屬層210的形成工藝需根據(jù)金屬層210選用的材料不同而采用 不同的工藝,調(diào)整不同的工藝參數(shù)。參考圖9,在所述第一金屬層210表面形成第一介質(zhì)層220。所述第一介質(zhì)層220的厚度為20納米至5000納米,所述第一介質(zhì)層220用于隔 離形成在第一介質(zhì)層220內(nèi)的金屬層和半導體單元。具體所述第一介質(zhì)層220可以是金屬 前介質(zhì)層(Pre-Metal Dielectric,PMD),也可以是層間介質(zhì)層(Inter-Metal Dielectric, ILD),需要特別指出的是,所述第一介質(zhì)層220還可以是單一覆層也可以是多層堆疊結(jié)構(gòu)。金屬前介質(zhì)層是沉積在具有MOS器件的襯底上,利用沉積工藝形成,在金屬前介 質(zhì)層中會在后續(xù)工藝形成溝槽,用金屬填充溝槽形成連接孔,所述連接孔用于連接MOS器 件的電極和上層互連層中的金屬導線。層間介質(zhì)層是后道工藝在金屬互連層之間的介電層,層間介質(zhì)層中會在后續(xù)工藝 中形成溝槽,用金屬填充溝槽形成連接孔,所述連接孔用于連接相鄰金屬互連層中的導線。所述第一介質(zhì)層220的材料通常選自SW2或者摻雜的SiO2,例如USG(Und0ped Silicon Glass,沒有摻雜的硅玻璃)、BPSG (BorophosphosilicateGlass,摻雜硼磷的硅玻 璃)、BSG (Borosilicate Glass,摻雜硼的硅玻璃)、PSG (Phosphosilitcate Glass,摻雜磷 的硅玻璃)等。所述第一介質(zhì)層220在130納米及以下的工藝節(jié)點一般選用低介電常數(shù)的介 電材料,所述第一介質(zhì)層220的材料具體選自氟硅玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅(Black Diamond)以及氮摻雜的碳化硅(BLOK)。所述第一介質(zhì)層220的形成工藝可以是任何常規(guī)真空鍍膜技術,例如原子沉積 (ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學氣相淀積(CVD)、等離子體增強型化學氣相淀積(PECVD)等等,在這里不做贅述。參考圖10,在所述第一介質(zhì)層220內(nèi)形成暴露出第一金屬層210的接觸孔221。所述形成接觸孔221的工藝可以是現(xiàn)有的圖形化工藝和刻蝕工藝。具體步驟包括在所述第一介質(zhì)層220表面形成與接觸孔221對應的光刻膠圖形, 以所述光刻膠圖形為掩膜,刻蝕所述第一介質(zhì)層220直至暴露出第一金屬層210,形成接觸 孔 221。所述形成光刻膠圖形工藝具體為在所述第一介質(zhì)層220表面旋涂光刻膠,接著 通過曝光將掩膜版上的與接觸孔相對應的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上,然后利用顯影液將相應部 位的光刻膠去除,以形成光刻膠圖形。所述刻蝕工藝可以是任何常規(guī)刻蝕工藝,例如化學刻蝕或者等離子體刻蝕工藝。 在本實施例中,采用等離子體刻蝕工藝,采用CF4、CHF3> CH2F2, CH3F, C4F8或者C5F8中的一種 或者幾種作為反應氣體刻蝕所述第一介質(zhì)層220。在本實施例中,以等離子體刻蝕工藝為例,做示范性說明,具體的刻蝕工藝參數(shù)可 以為選用等離子體型刻蝕設備,刻蝕設備腔體壓力為10毫托至50毫托,頂部射頻功率 為200瓦至500瓦,底部射頻功率為150瓦至300瓦,C4F8流量為每分鐘10標準立方厘米 (10SCCM)至每分鐘50標準立方厘米,CO流量為每分鐘100標準立方厘米至每分鐘200標 準立方厘米,Ar流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘600標準立方厘米,O2流量為每 分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米。參考圖11,在所述接觸孔221表面和底部、所述第一介質(zhì)層220表面形成阻擋層 230。所述阻擋層230為單層結(jié)構(gòu)或多層疊加結(jié)構(gòu),所述阻擋層230厚度為20納米至 200納米,所述阻擋層230用于阻擋后續(xù)形成的金屬層的原子向第一介質(zhì)層220內(nèi)擴散,并 且為后續(xù)在接觸孔221內(nèi)形成的金屬層與第一介質(zhì)層220側(cè)壁之間提供比較好的粘附作 用,還用于阻止后續(xù)的形成的導電物質(zhì)與第一介質(zhì)層220的硅原子反應,降低了接觸孔221 的電阻。所述阻擋層230的材料可以選自鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。所述阻擋層230的形成工藝可以為物理氣相沉積,在本實施例中,所述阻擋層230 選擇為鉭與氮化鉭疊加結(jié)構(gòu),所述形成工藝可以為采用金屬有機物化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)工藝形成氮化鉭,然后采用物理氣相沉積工 藝在氮化鉭表面形成一層鉭。參考圖12,如步驟S102所述,在所述阻擋層230表面形成銅籽層M0。所述銅籽層MO的厚度為20納米至200納米,所述銅籽層240的材料選自銅。所述銅籽層240可以采用物理氣相淀積工藝形成,在這里不做贅述。所述銅籽層240用于提高后續(xù)電化學工藝在接觸孔221內(nèi)填充金屬銅的工藝質(zhì)量。參考圖13,如步驟S103所述,在所述銅籽層240表面形成填充接觸孔221的第二 金屬層250。所述第二金屬層250材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者幾 種,所述第二金屬層250厚度為2000埃至3000埃。
      需要特別指出的是,為了與第一金屬層210匹配并且由于金屬銅具有高熔點、低 電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力,所述第二金屬層250材料較優(yōu)選用銅,但是需要特別說 明的是,選用其他導電物質(zhì)形成的第二金屬層250在工藝節(jié)點高于130納米技術中仍然可 以工作,只是傳輸延遲比較大,在此特地說明,不應過分限制本發(fā)明的保護范圍。在本實施例中,第二金屬層250形成工藝為電鍍工藝。所述電鍍工藝的具體參數(shù)為電鍍液選用CuSO4溶液,Cu2+濃度為30g/L至50g/ L。并且在此溶液中加入多種無機和有機添加劑,無機添加劑為氯離子,其濃度為40mg/L至 60mg/L ;有機添加劑包含加速劑、抑止劑和平坦劑,其濃度分別為7ml/L至10ml/L、lml/L至 3ml/L,以及3mL/L至6ml/L。電鍍的電流為4. 5安培至45安培?,F(xiàn)有工藝在形成第二金屬層250之后,會采用化學機械拋光工藝去除第二金屬層 250和銅籽層240直至暴露出第一介質(zhì)層220,然后在第一介質(zhì)層220表面形成第二介質(zhì) 層,由于第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層的粘附性比較差,第二介質(zhì)層與金屬層和第一 介質(zhì)層通常會形成有空洞或者縫隙,金屬層中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴散至 第二介質(zhì)層或者第一介質(zhì)層內(nèi)的其他器件中,導致器件電學性能低下甚至整個器件失效。為此,本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實驗,提出一種改進的互連結(jié)構(gòu)形成方法,如步 驟S104所述,參考圖14,去除部分第二金屬層250和部分銅籽層240直至暴露所述阻擋層 230,且去除接觸孔221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層MO。所述去除部分第二金屬層250和銅籽層240直至暴露阻擋層230,且去除接觸孔 221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層240的工藝為化學機械拋光工藝,所述化學機械 拋光工藝選用選擇性去除銅的拋光工藝。所述化學機械拋光工藝具體參數(shù)為選用氧化硅作為拋光顆粒,拋光液的PH值為 10至11. 5,拋光液的流量為200毫升每分鐘至400毫升每分鐘,拋光工藝中研磨墊的轉(zhuǎn)速 為83轉(zhuǎn)每分鐘至103轉(zhuǎn)每分鐘,研磨頭的轉(zhuǎn)速為77轉(zhuǎn)每分鐘至97轉(zhuǎn)每分鐘,拋光工藝的壓 力為5500帕至6500帕,去除部分第二金屬層240和銅籽層240直至暴露出位于第一介質(zhì) 層220表面的阻擋層230,且去除接觸孔221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層M0。需要特別指出的是,所述去除接觸孔221內(nèi)的第二金屬層250和銅籽層MO的部 分厚度,使得銅籽層240和第二金屬層250在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔221的深度小20埃 至500埃。參考圖15,如步驟S105所述,在阻擋層230表面以及位于接觸孔221內(nèi)的第二金 屬層250表面形成保護層沈0。所述保護層260材料選自鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。形成所述保護層沈0的工藝可以為物理氣相沉積工藝,所述保護層260能夠阻擋 第二金屬層250的原子沿后續(xù)形成的第二介質(zhì)層與第一介質(zhì)層220的界面擴散,且保護層 260能夠與阻擋層230具有比較好的粘附性。所述形成保護層260的具體工藝為沉積功率為10000瓦至40000瓦,沉積氣體可 以為氬氣或者為氮氣,沉積氣體流量為每分鐘4標準立方厘米至每分鐘30標準立方厘米。參考圖16,如步驟S106所述,去除部分保護層260和阻擋層230直至暴露出所述 第一介質(zhì)層220。所述去除部分保護層260和阻擋層230直至暴露出所述第一介質(zhì)層220的工藝為化學機械拋光工藝。在這里需要指出的是,所述化學機械拋光工藝需選用與保護層260和阻擋層230 對應的研磨液,且執(zhí)行去除部分保護層260和阻擋層230直至暴露出所述第一介質(zhì)層220 工藝后,所述保護層厚度為20埃至500埃。參考圖17,如步驟S107所述,在所述第一介質(zhì)層220表面形成覆蓋保護層沈0的 第二介質(zhì)層270。所述第二介質(zhì)層270的材料通常選自SW2或者摻雜的SiO2,例如USG(Und0ped Silicon Glass,沒有摻雜的硅玻璃)、BPSG (BorophosphosilicateGlass,摻雜硼磷的硅玻 璃)、BSG (Borosilicate Glass,摻雜硼的硅玻璃)、PSG (Phosphosilitcate Glass,摻雜磷 的硅玻璃)等。所述第二介質(zhì)層270在130納米及以下的工藝節(jié)點一般選用低介電常數(shù)的介 電材料,所述第二介質(zhì)層270的材料具體選自氟硅玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅(Black Diamond)以及氮摻雜的碳化硅(BLOK)。所述第二介質(zhì)層270的形成工藝可以是任何常規(guī)真空鍍膜技術,例如原子沉積 (ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學氣相淀積(CVD)、等離子體增強型化學氣相淀積(PECVD) 等等,在這里不做贅述。以上述的形成工藝,形成的互連結(jié)構(gòu),包括襯底200;位于襯底表面的第一金屬 層210 ;位于第一金屬層210表面的第一介質(zhì)層220 ;位于第一介質(zhì)層220內(nèi)并暴露出第一 金屬層210的接觸孔221 ;位于接觸孔221側(cè)壁以及底部的阻擋層230 ;位于阻擋層表面的 銅籽層240 ;位于接觸孔內(nèi)并部分填充接觸孔的第二金屬層250且銅籽層240和第二金屬 層250在接觸孔221內(nèi)的高度比接觸孔221的深度小20埃至500埃;位于第二金屬層250 表面并填充所述接觸孔221的保護層沈0 ;位于第一介質(zhì)層220表面且覆蓋所述保護層260 的第二介質(zhì)層270。本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)形成方法形成的互連結(jié)構(gòu)的 第一金屬層表面有一層厚度為20埃至500埃保護層保護,從而避免了第一金屬層中的原子 沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴散,且所述保護層與阻擋層粘附性好,提高形成的互連 結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上,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(quán)利要求所限定的范圍為準。
      權(quán)利要求
      1.一種互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,包括提供襯底;所述襯底表面形成有第一金屬層;所述第一金屬層表面形成有第一介質(zhì) 層;所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出第一金屬層的接觸孔;所述接觸孔表面和底部、所述 第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層; 在所述阻擋層表面形成銅籽層; 在所述銅籽層表面形成填充所述接觸孔的第二金屬層;去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層,且去除接觸孔內(nèi)的部分第 二金屬層和部分銅籽層;在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的第二金屬層表面形成保護層; 去除部分保護層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層; 在所述第一介質(zhì)層表面形成覆蓋保護層的第二介質(zhì)層。
      2.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,所述去除部分第二金屬層和 部分銅籽層直至暴露出阻擋層,且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為 化學機械拋光工藝。
      3.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,在去除部分第二金屬層和部 分銅籽層直至暴露出所述阻擋層,且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝 后,銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至500埃。
      4.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,所述保護層材料為鉭、氮化 鉭、鈦或者氮化鈦。
      5.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,所述保護層的形成工藝為物 理氣相沉積工藝。
      6.如權(quán)利要求5所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,所述形成保護層的具體工藝 參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦,沉積氣體可以為氬氣或者為氮氣,沉積氣體流量 為每分鐘4標準立方厘米至每分鐘30標準立方厘米。
      7.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法,其特征在于,所述去除部分保護層和阻擋 層的工藝為化學機械拋光工藝。
      8.一種互連結(jié)構(gòu),其特征在于,包括 襯底;位于襯底表面的第一金屬層;位于第一金屬層表面的第一介質(zhì)層;位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔;位于接觸孔側(cè)壁以及底部的阻擋層;位于阻擋層表面的銅籽層;位于銅籽層表面并部分填充接觸孔的第二金屬層;位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護層;位于第一介質(zhì)層表面且覆蓋所述保護層的第二介質(zhì)層。
      9.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu),其特征在于,所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi) 的高度比接觸孔的深度小20埃至500埃。
      10.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu),其特征在于,所述保護層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。
      11.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu),其特征在于,所述保護層厚度為20埃至500埃。
      全文摘要
      一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法,其中互連結(jié)構(gòu)包括襯底;位于襯底表面的第一金屬層;位于第一金屬層表面的第一介質(zhì)層;位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔;位于接觸孔側(cè)壁以及底部的阻擋層;位于阻擋層表面的銅籽層;位于銅籽層表面并部分填充接觸孔的第二金屬層;位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護層;位于第一介質(zhì)層表面且覆蓋所述保護層的第二介質(zhì)層。本發(fā)明能夠避免第一金屬層中的原子沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴散,且所述保護層與阻擋層粘附性好,提高形成的互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
      文檔編號H01L21/768GK102044475SQ200910197090
      公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
      發(fā)明者聶佳相 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
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