專利名稱：一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大馬士革工藝的銅互連層及其制作方法，尤其涉及一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著器件尺寸的不斷縮小，由金屬互連引起的器件延遲越來越成為提高器件速度的阻礙，而降低金屬互連延遲一種非常有效的方法是使用更低介電常數(shù)的介質(zhì)膜。
業(yè)界普遍使用的大馬士革銅互連技術(shù)，通過依次沉積、光刻、刻蝕、銅電鍍、銅研磨形成阻擋層、介質(zhì)層、設(shè)于介質(zhì)層中的銅導(dǎo)線層和阻擋層。其介質(zhì)介電常數(shù)完全由所使用的介質(zhì)層的薄膜的介電常數(shù)決定，一旦選定膜質(zhì)厚，其介電常數(shù)是固定的，無法調(diào)整?，F(xiàn)有的業(yè)界普遍使用的22nnTl30nm的技術(shù)結(jié)點的介電介電常數(shù)通常在2. 2^3. 7。
一經(jīng)選定即不可變動的介質(zhì)層薄膜為降低以及調(diào)整介質(zhì)層的介電常數(shù)帶來困難。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層及其制作方法。發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的介質(zhì)層薄膜的介電常數(shù)固定不變給降低以及調(diào)整介質(zhì)層的介電常數(shù)帶來的困難。
本發(fā)明提供的一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，包括依次沉積的阻擋層、介質(zhì)層、金屬導(dǎo)線層和阻擋層，所述金屬導(dǎo)線層設(shè)于所述介質(zhì)層中，所述金屬導(dǎo)線層間的介質(zhì)層中設(shè)有封閉的空隙。
在本發(fā)明的一個較佳實施方式中，所述空隙為真空或含有空氣。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述介質(zhì)層的材料選自正娃酸乙酯、氟娃玻璃或低介電常數(shù)薄膜。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述阻擋層的材料選自SiCN。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述金屬導(dǎo)線層的外圍還設(shè)有金屬擴散阻擋層。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述金屬導(dǎo)線層為銅導(dǎo)線層。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述金屬擴散阻擋層的材料選自TaN。
一種如權(quán)上述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層的制作方法，其特征在于，包括以下步驟步驟I:通過大馬士革金屬互連技術(shù)形成依次沉積的阻擋層、介質(zhì)層、金屬導(dǎo)線層，所述金屬導(dǎo)線層設(shè)于所述介質(zhì)層中；步驟2 :通過回刻(etch back),在金屬導(dǎo)線層間的介質(zhì)層中形成孔洞；步驟3 :在所述步驟3中形成的孔洞中涂布有機物；步驟4 :沉積刻蝕阻擋層；3步驟5 :在步驟4中的刻蝕阻擋層上形成開口，并通過所述開口去除刻蝕阻擋層下的有機物層；步驟6:沉積介質(zhì)層，在金屬導(dǎo)線層間形成封閉的空隙。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述步驟2中形成的孔洞的深度可隨需要進行調(diào)整。
在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，所述步驟5中通過各向同性刻蝕去除有機物層。
本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單、方法簡便易行、成本較低，應(yīng)用本發(fā)明可以在固定介質(zhì)層薄膜的情況下獲得更低而且可調(diào)的介電常數(shù)的金屬層間介質(zhì)層薄膜，提高器件速度， 滿足不同產(chǎn)品的需求。


圖I是本發(fā)明的實施例的介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例溝槽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的實施例金屬導(dǎo)線層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的實施例孔洞的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的實施例有機物層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的實施例刻蝕阻擋層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的實施例開口的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的實施例去除有機物層后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做具體闡釋。
本發(fā)明的實施例的金屬互連層及其制作方法，包括如圖I中所示，步驟I包括依次沉積阻擋層3、介質(zhì)層2、和覆蓋層I ;阻擋層3優(yōu)選為 SiCN層；介質(zhì)層2優(yōu)選自正硅酸乙酯(TEOS)薄膜、氟硅玻璃(FSG)薄膜、SiCOH或低介電常數(shù)薄膜；覆蓋層I優(yōu)選為二氧化硅層、氮氧化硅層；如圖2中所示，通過光刻、刻蝕形成溝槽4 ；如圖3中所示，通過電鍍、研磨形成金屬導(dǎo)線層6，優(yōu)選為銅導(dǎo)線層，并優(yōu)選在金屬導(dǎo)線層6的外圍還設(shè)有金屬擴散阻擋層5 ;優(yōu)選金屬擴散阻擋層5為TaN層；如圖4中所示,步驟2包括通過回刻(etch back),在金屬導(dǎo)線層6間的介質(zhì)層2中形成孔洞7;回刻(etch back)是為了充分暴露內(nèi)層銅環(huán)表面積而控制性地去除孔壁非金屬材料至規(guī)定深度的工藝。即用化學(xué)方法，將孔壁非金屬材料定量去除至規(guī)定深度的工藝；其中孔洞7的深度h可隨需要進行調(diào)整，以此達到介質(zhì)層整體介電常數(shù)可調(diào)的性能；如圖5中所示，步驟3包括在步驟3中形成的孔洞7中涂布有機物8 ；如圖6中所示，步驟4包括沉積刻蝕阻擋層31，如圖7中所示，步驟5包括在步驟4中的刻蝕阻擋層31上形成開口 9，并如圖8中所示，通過開口 9去除刻蝕阻擋層31下的有機物8層；優(yōu)選通過各向同性刻蝕去除有機物8層；如圖9中所示，步驟6包括沉積介質(zhì)層2，在金屬導(dǎo)線層6間形成封閉的空隙10。
本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單、方法簡便易行、成本較低，應(yīng)用本發(fā)明可以在固定介質(zhì)層薄膜的情況下獲得更低而且可調(diào)的介電常數(shù)的金屬層間介質(zhì)層薄膜，提高器件速度， 滿足不同產(chǎn)品的需求。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，包括依次沉積的阻擋層、介質(zhì)層、 金屬導(dǎo)線層和阻擋層，所述金屬導(dǎo)線層設(shè)于所述介質(zhì)層中，所述金屬導(dǎo)線層間的介質(zhì)層中設(shè)有封閉的空隙。
2.如權(quán)利要求I所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述空隙為真空或含有空氣。
3.如權(quán)利要求I所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述介質(zhì)層的材料選自正硅酸乙酯、氟硅玻璃或低介電常數(shù)薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述阻擋層的材料選自SiCN。
5.如權(quán)利要求4所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述金屬導(dǎo)線層的外圍還設(shè)有金屬擴散阻擋層。
6.如權(quán)利要求5所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述金屬導(dǎo)線層為銅導(dǎo)線層。
7.如權(quán)利要求6所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，其特征在于，所述金屬擴散阻擋層的材料選自TaN。
8.—種如權(quán)利要求I所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層的制作方法，其特征在于， 包括以下步驟步驟I :通過大馬士革金屬互連技術(shù)形成依次沉積的阻擋層、介質(zhì)層、金屬導(dǎo)線層，所述金屬導(dǎo)線層設(shè)于所述介質(zhì)層中；步驟2 :通過回刻(etch back),在金屬導(dǎo)線層間的介質(zhì)層中形成孔洞；步驟3 :在所述步驟3中形成的孔洞中涂布有機物；步驟4 :沉積刻蝕阻擋層；步驟5 :在步驟4中的刻蝕阻擋層上形成開口，并通過所述開口去除刻蝕阻擋層下的有機物層；步驟6 :沉積介質(zhì)層，在金屬導(dǎo)線層間形成封閉的空隙。
9.如權(quán)利要求8所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層的制作方法，其特征在于，所述步驟2中形成的孔洞的深度可隨需要進行調(diào)整。
10.如權(quán)利要求8所述的介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層的制作方法，其特征在于，所述步驟5中通過各向同性刻蝕去除有機物層。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種介電常數(shù)可調(diào)整的金屬互連層，包括依次沉積的阻擋層、介質(zhì)層、金屬導(dǎo)線層和阻擋層，所述金屬導(dǎo)線層設(shè)于所述介質(zhì)層中，所述金屬導(dǎo)線層間的介質(zhì)層中設(shè)有封閉的空隙。本發(fā)明的技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單、方法簡便易行、成本較低，應(yīng)用本發(fā)明可以在固定介質(zhì)層薄膜的情況下獲得更低而且可調(diào)的介電常數(shù)的金屬層間介質(zhì)層薄膜，提高器件速度，滿足不同產(chǎn)品的需求。
文檔編號H01L23/522GK102938399SQ201210432249
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者曾林華, 任昱, 呂煜坤, 張旭昇 申請人:上海華力微電子有限公司