[發明專利]鋁互連線結構和形成鋁互連線結構的方法

有效

• 申請號: 200910246101.6
• 申請日: 2009-12-01
• 公開（公告）號: CN102082115A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 薛浩;任小兵;蔣昆坤;王吉偉;任華
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/528
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及集成電路制造方法，尤其涉及一種鋁互連線結構和形成鋁互連線結構的方法。

背景技術

在集成電路(integrated?circuit，IC)制造中，集成電路芯片內部采用金屬薄膜引線來傳導電流，這種傳導電流的金屬薄膜引線稱作互連線。鋁在20℃時具有2.65μΩ-cm的低電阻率，但比金、銀的電阻率稍高；然而銀容易腐蝕，在硅和二氧化硅中有高的擴散率，阻止銀用于集成電路制造；金和銀比鋁昂貴，而且在氧化膜上的附著性不好；鋁很容易和氧化硅反應，加熱形成氧化鋁，這促進了氧化硅和鋁之間的附著，而且鋁能夠輕易沉積在硅片上。基于以上的原因在集成電路器件的制造中，通常用鋁作為各個器件之間的互連線。

圖1至圖2為現有技術形成鋁互連線結構方法的流程的剖面結構示意圖，現有技術的形成鋁互連線結構的方法為：參考圖1，提供襯底110；在襯底110上沉積形成下層阻擋層120，其為鈦層、氮化鈦層或者鈦層和氮化鈦層的復合結構；在下層阻擋層120上沉積形成鋁層130；在鋁層130上沉積形成上層阻擋層140，該上層阻擋層140也為鈦層、氮化鈦層或者鈦層和氮化鈦層的復合結構。參考圖2，形成鋁互連線131：在所述上層阻擋層140上進行光刻，在上層阻擋層140上形成圖案(圖中未示)，之后進行刻蝕工藝，去除多余的下層阻擋層120、鋁層130和上層阻擋層140，形成鋁互連線131。

以上所述的現有技術形成鋁互連線131的方法，在進行刻蝕時，利用干法刻蝕工藝，主要用氯氣(CL₂)和氯化硼(BCL₃)作為主要反應氣體，而CL₂和BCL₃對氮化鈦、鈦和鋁的刻蝕速率不相同，對鋁的刻蝕速率比對氮化鈦和鈦的刻蝕速率大的多，因此在從上層阻擋層140向鋁層130刻蝕過渡以及從鋁層130向下層阻擋層120刻蝕過渡的時候，對鋁層130的側向刻蝕速率比對上層阻擋層140和下層阻擋層120的側向刻蝕速率大得多，這就造成上層阻擋層140和下層阻擋層120的線寬比鋁互連線131的線寬大，如圖2所示，從而使下層阻擋層120、鋁互連線131和上層阻擋層140的剖面呈I形結構。

由于以上所述現有技術形成的鋁互連線131與下層阻擋層120和上層阻擋層140的剖面呈I形結構，因此在后續的工藝，進行氧化硅介質層的填充時，就會影響氧化硅介質層填充的效果，在氧化硅介質層和鋁互連線之間的空間容易形成空洞和縫隙，導致電阻偏高，進而影響產品性能；隨著集成電路的發展，集成電路的集成度越來越高，隨之，鋁互連線的線寬也越變越窄，以上所述的現有技術的缺點更為突出，對產品的性能影響更大。

現有技術在改善以上所述的缺點時，通過提高反應腔的偏置功率(bias?power)來增加對側壁的保護，或者通過降低反應壓力來減小側向刻蝕；但是，在線寬在0.18μm以下時，光刻膠的厚度也相對變薄，提高反應腔的偏置功率或者降低反應壓力時，進行刻蝕工藝時對光刻膠的刻蝕速率會相應的提高，從而等離子體可能對光刻膠下面的抗反射層造成損傷，當抗反射層受到損壞以后，就可能損傷抗反射層下的阻擋層，使電阻發生變化，從而影響產品的性能。

國內外的許多專利文獻記載了鋁互連線的形成方法，例如，美國專利US7259096B2，申請號為200710043272.X的中國專利，然而，這些專利文獻中記載的鋁互連線的形成方法，均沒有解決以上所述的現有技術的缺點。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有技術形成的鋁互連線的線寬比阻擋層的線寬小，造成在后續的介質層填充時，容易形成空洞和縫隙，導致電阻偏高的問題。

為解決以上技術問題，本發明提供一種形成鋁互連線結構的方法，本方法包括：

提供襯底；

在所述襯底上依次形成下層阻擋層、鋁層和上層阻擋層；

過刻蝕所述上層阻擋層，暴露出部分鋁層；

在所述暴露出的鋁層側壁形成鈍化層；

繼續刻蝕所述鋁層并刻蝕下層阻擋層，形成鋁互連線結構。

優選的，在所述暴露出的鋁層側壁形成鈍化層包括：利用含氟有機氣體對所述暴露出的鋁層側壁進行預處理，在所述暴露出的鋁層側壁形成氟化鋁鈍化層。

優選的，所述含氟有機氣體選自四氟甲烷、三氟甲烷、二氟甲烷以及一氟甲烷的其中之一或者其結合。

優選的，所述下層阻擋層為鈦層、氮化鈦層或者鈦層和氮化鈦層的復合結構。

優選的，所述上層阻擋層為鈦層、氮化鈦層或者鈦層和氮化鈦層的復合結構。