[發明專利]銅互連結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201110236698.3
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102956539A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 周鳴
• 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;H01L23/532
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造工藝，特別涉及一種銅互連結構及其制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，超大規模集成電路芯片的集成度已經高達幾億乃至幾十億個器件的規模，兩層以上的多層金屬互連線技術廣泛使用。傳統的金屬互連線是由鋁金屬制成的，但隨著集成電路芯片中器件特征尺寸的不斷減小，金屬互連線中的電流密度不斷增大，要求的響應時間不斷減小，傳統的鋁互連線已經不能滿足要求，工藝尺寸小于130nm以后，銅互連線技術已經取代了鋁互連線技術。與鋁相比，金屬銅的電阻率更低，銅互連線可以降低互連線的電阻電容(RC)延遲，改善電遷移，提高器件的可靠性。

但是，金屬銅作為互連線也有其缺點，由于銅在硅及其氧化物以及大部分介質中擴散相當快，且銅一旦進入器件結構中即形成深能級雜質，對器件中的載流子具有很強的陷阱效應，使器件性能退化甚至失效。因此，必須在銅互連線與介質層之間增加一層上擴散阻擋層，以阻止銅的擴散。

上擴散阻擋層要求能夠較好地阻擋銅的擴散，并且具有較低的介電常數，以及能夠與銅及介質層有良好的粘結。常用的上擴散阻擋層材料包括：SiO_x、SiN_x、SiO_xN_y、SiOF、Al₂O₃、SiCN。傳統上，在半導體集成電路制造中使用SiO₂和類似的氧化物來阻止器件內的金屬互連線擴散導致器件早期失效。然而這些材料的阻擋作用較差，例如：SiO_xN_y作為阻擋層，在450℃時便開始有銅擴散入器件結構。此外，這些材料的介電常數也過大，其中，介電常數相對較低的SiCN也將達到4.5～5.0，從而導致介質電容增加，降低了集成電路的產品性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種銅互連結構及其制造方法，以解決現有的擴散阻擋層不能有效阻擋銅擴散或者導致介質電容增加，降低了產品性能的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種銅互連結構的制造方法，包括：形成銅互連線；在所述銅互連線上形成上擴散阻擋層，所述上擴散阻擋層是含有硼和氮的化合物。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，所述上擴散阻擋層是含有硼、氮和碳的化合物。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，利用化學氣相沉積工藝形成所述上擴散阻擋層，所述化學氣相沉積工藝所使用的氣體包括C₃H₁₂BN。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，所述化學氣相沉積工藝所使用的氣體還包括N₂、NH₂-H₂N和NH₃。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，所述化學氣相沉積工藝所使用的氣體還包括He和N₂。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，所述化學氣相沉積工藝中，功率為150w～1000w，壓強為2torr～7torr。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，所述上擴散阻擋層的厚度為30埃～1000埃。

可選的，在所述的銅互連結構的制造方法中，在形成銅互連線之前，還包括如下步驟：形成下擴散阻擋層，所述下擴散阻擋層是含有硼和氮的化合物；在所述下擴散阻擋層上形成隔離結構，用以隔離銅互連線。

本發明還提供一種銅互連結構，包括：銅互連線；及位于所述銅互連線上的上擴散阻擋層，所述上擴散阻擋層是含有硼和氮的化合物。

可選的，在所述的銅互連結構中，所述上擴散阻擋層為含有硼、氮和碳的化合物。

可選的，在所述的銅互連結構中，所述上擴散阻擋層的厚度為30埃～1000埃。

可選的，在所述的銅互連結構中，還包括下擴散阻擋層，所述下擴散阻擋層與所述上擴散阻擋層相對設置，所述下擴散阻擋層是含有硼和氮的化合物。

可選的，在所述的銅互連結構中，還包括隔離結構，所述隔離結構位于所述上擴散阻擋層和下擴散阻擋層之間，并隔離所述銅互連線，所述隔離結構為低K介質。

在本發明提供的銅互連結構及其制造方法中，利用含有硼和氮的化合物作為擴散阻擋層，由于含有硼和氮的化合物具有較低的介電常數，通常在4.0～4.5之間，此外，含有硼和氮的化合物能夠與銅很好的粘結，并且具有較高的密度，從而能夠很好的阻擋銅的擴散。

附圖說明

圖1是本發明實施例的銅互連結構的制造方法的流程示意圖；