[發明專利]鑲嵌結構的制造方法

有效

• 申請號: 200610147803.5
• 申請日: 2006-12-22
• 公開（公告）號: CN101207067A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 聶佳相;楊瑞鵬;康蕓
• 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: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 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，特別涉及一種鑲嵌結構的制造方法。

背景技術

隨著半導體工藝線寬的日益減小，業界選用銅代替鋁作為后段的互連材料，相應的選用低介電常數材料作為絕緣材料，由于銅難以刻蝕且極易擴散，業界引入鑲嵌工藝，克服難以刻蝕的缺點，并引入阻擋層阻擋銅在低介電常數材料中的擴散。專利申請號為02106882.8的中國專利公開了一種鑲嵌工藝，圖1至圖4為所述公開的鑲嵌工藝的制造方法剖面示意圖。

如圖1所示，提供一具有金屬導線層的基底100，所述金屬導線層材質為銅。在所述基底100上形成第一介質層102，其形成的方法為等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)，厚度為30至100nm。在所述第一介質層102上形成第二介質層104，所述第二介質層104為低介電常數材料。在所述第二介質層104上形成一抗反射層106，所述抗反射層106可以是有機或無機材料。在所述抗反射層106上形成一光刻膠層108，通過曝光顯影形成連接孔開口圖案110。

如圖2所示，以所述光刻膠層108為罩幕，通過刻蝕將所述連接孔開口圖案110轉移到所述第二介質層104中形成連接孔110a，所述連接孔110a底部露出所述第一介質層102表面。

如圖3所示，通過灰化和濕法清洗去除所述光刻膠層108和抗反射層106。

在所述連接孔110a中和第二介質層104上旋涂光刻膠并形成溝槽圖案，然后通過刻蝕將所述溝槽圖案轉移到所述第二介質層104中，形成如圖4所示的溝槽112。如圖5所示，通過刻蝕移除所述連接孔110a底部的第一介質層102。并去除所述形成有溝槽圖案的光刻膠。

在所述溝槽112和連接孔110a中填充導電材料例如銅即形成銅鑲嵌結構。

在所述溝槽112和連接孔110a中填充導線材料之前，一般需要用Ar或其它惰性氣體等離子體去除所述連接孔110a底部的金屬導線層表面的氧化物，以降低接觸電阻，然后沉積阻擋層材料例如TaN和Ta阻擋后續沉積的銅向第二介質層104中的擴散，最后填充銅金屬于所述阻擋層之上，并填滿整個連接孔110a和溝槽112。上述去除連接孔110a底部的金屬導線層表面的氧化層的步驟雖然是在呈電中性的等離子體環境中進行的，然而等離子體在局部環境中仍然有正電荷或負電荷聚集的區域，所述聚集的正電荷或負電荷在去除所述氧化層過程中會耦合在所述金屬導線層中形成電流，所述電流沿著下層的金屬導線至柵極，會導致柵極底部的柵氧被擊穿。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種鑲嵌結構的制造方法，以解決現有鑲嵌結構的制造方法中在下層金屬導線層中形成耦合電流的問題。

為達到上述目的，本發明提供的一種鑲嵌結構的制造方法，包括：提供一具有金屬導線層的半導體基底；在所述半導體基底上形成介質層，并在所述介質層中形成開口，所述開口底部露出所述金屬導線層表面；在所述開口底部和側壁沉積第一金屬層；去除所述開口底部的第一金屬層和所述開口底部的金屬導線層表面的氧化物；在所述開口底部和側壁沉積第二金屬層；在所述第二金屬層上沉積第三金屬層。

所述介質層為氧化硅、氮化硅、碳化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、黑鉆石中的一種或其組合。

在所述介質層中形成開口的步驟如下：在所述介質層上旋涂光刻膠層，并圖形化形成開口圖案；通過刻蝕將所述開口圖案轉移倒所述介質層中，形成開口；去除所述光刻膠層。

所述第一金屬層和第二金屬層為鉭、氮化鉭中的一種或組合。

所述第一金屬層和第二金屬層的沉積方法為物理氣相沉積、化學氣相沉積、原子層沉積、電化學沉積中的一種。

去除所述開口底部的第一金屬層和所述開口底部的金屬導線層表面的氧化物的方法為干法等離子體刻蝕。

在所述第二金屬層上沉積第三金屬層的方法為電鍍、化學氣相沉積中的一種。

所述第三金屬層為銅。

本發明還提高一種鑲嵌結構的制造方法，包括：提供一具有金屬導線層的半導體基底，在所述半導體基底上有形成介質層，并在所述介質層中形成有底部露出所述金屬導線層表面的開口；在所述開口底部和側壁沉積第一金屬層；去除所述開口底部的第一金屬層和所述開口底部的金屬導線層表面的氧化物；在所述開口底部和側壁沉積第二金屬層；在所述第二金屬層上沉積第三金屬層。

所述等離子體為氬氣等離子體。