[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200610026326.7
• 申請日: 2006-04-30
• 公開（公告）號: CN101064295A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 張弓;陳玉文;卑多慧;孫智江
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種半導體器件及其制造方法。

背景技術

半導體技術發展要求越來越高集成度的同時，對線寬及工藝的要求也越來越苛刻。在向小線寬技術節點邁進的同時，IC業界選用銅和低K材料作為減小0.13um及其以下技術節點的互連電阻電容(RC)延遲的關鍵解決方法，相對于鋁金屬工藝中蝕刻去除鋁的過程，銅具有易擴散、難刻蝕等特點，業界引入了雙鑲嵌工藝(Dual?Damascene)，其特點就是先在帶有器件的襯底上形成中間介質層并刻蝕出溝槽和通孔，然后淀積銅進入刻蝕好的圖形中，并應用平坦化方法除去多余的銅。

通常情況下在半導體器件后段頂層金屬制作中，其工藝步驟一般為在形成帶有金屬圖形的襯底上，淀積刻蝕停止層，中間介質層，銅擴散阻止層，銅淀積層，然后化學機械研磨。因此，相應的開發與雙鑲嵌工藝兼容的介質材料如刻蝕停止層，中間介質層材料就成為迫切需要。銅和低K材料的工藝整合是具有挑戰性的。

相對于介電常數比較大的SIN(K～7.8)和SION(K～7)，現有技術中一般采用介電常數小的SIC(K～5)作為刻蝕停止層，采用化學氣相淀積方法淀積氟硅玻璃(FSG)作為中間介質層并在工藝中用高濃度的氟來減小其介電常數。但是高濃度的氟常常是不穩定的，會向兩邊的介質層或金屬層擴散從而破壞其交界面的粘附性。專利申請號為99110641的中國專利公開了一種通過在FSG上表面形成防止氟物質穿過其中的氧氮化硅的方法來解決FSG擴散至上層金屬表面腐蝕金屬并破壞FSG與金屬的交界面粘附的問題，但是，高濃度氟對下層刻蝕停止層的破壞導致FSG與刻蝕停止層的粘附性變差并在頂層金屬沉積后產生剝離的問題成為工藝人員關注的問題。

圖1為現有技術中刻蝕停止層上直接覆蓋中間介質層的示意圖。如圖1所示，在有金屬圖案110的襯底100上覆蓋有刻蝕停止層120和中間介質層130，溝槽150和通孔140形成于中間介質層130上并在溝槽150和通孔140中填有金屬，例如銅。圖2為現有技術中刻蝕停止層和其上層的中間介質層剝離的示意圖。如圖2所示，在銅制程中，非導電介質材料和其金屬層與其它輔助介電層的粘附不免會有問題，由于中間介質層130和刻蝕停止層120粘附性不好產生剝離現象發生，剝離現象可發生在該器件生產過程中或器件生產完成后在對鈍化層與外引線(packaging?wire?bonding)粘附強度可靠性測試的時候。在生產過程中產生剝離，會導致后層金屬層翹起，影響其電連接并最終導致器件電性失??；如果在生產過程中沒有剝離，也會由于其粘附性能差而導致器件的壽命變短。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種半導體器件及其制造方法，以解決頂層金屬中間介質層與其下層刻蝕停止層粘附性差并產生剝離的問題。

為達到上述目的，本發明提供一種半導體器件，包括:

襯底；在襯底上形成的介質層和形成于所述介質層中的金屬圖案層；

在所述介質層和金屬圖案層上形成的刻蝕停止層；

在所述刻蝕停止層上形成的阻擋層；

在所述阻擋層上形成的中間介質層；所述中間介質層上具有溝槽和通孔，在所述溝槽和通孔中依次填充有金屬阻擋層，金屬種子層和互連金屬層。

所述的刻蝕停止層的厚度為100?！?00埃。

所述的阻擋層的厚度為200?！?00埃。

所述的刻蝕停止層至少為氧化硅、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、碳氮氧化合物(SiOC)、摻氮碳化硅中的一種或其組合。

所述的阻擋層至少為氧化硅、碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、碳氮氧化合物(SiOC)、摻氮碳化硅中的一種或其組合。

所述的中間介質層至少為氟硅玻璃(FSG)、磷硅玻璃(PSG)、硼硅玻璃(BSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氧化硅、氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)中的一種或其組合。

所述的中間介質層上的溝槽的深度小于通孔的深度。

所述的金屬阻擋層為鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鈷(Co)、鉑(Pt)、鈦鎢(TiW)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)中的一種或其組合。

所述的金屬種子層為銅、鋁、鎢、金或銀。

所述的互連金屬層包括銅或鋁。

所述的通孔位于金屬圖案上方相對應的位置。

所述的通孔中的互連金屬層通過所述的金屬種子層和金屬阻擋層與所述的襯底上的所述的金屬圖案電連接。

相應地，本發明提供了一種半導體器件的制造方法，包括: