[發(fā)明專利]一種鋁互連線及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110367827.2
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN103123909A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卜維亮;趙強(qiáng);李曉麗
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧霽晨;高為

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁互連線及其制備方法。

背景技術(shù)

電遷移是指電子的流動所導(dǎo)致的金屬原子的遷移現(xiàn)象。金屬是晶體，在晶體內(nèi)部金屬原子按序排列。當(dāng)不存在外電場時(shí)，金屬原子可以在晶格內(nèi)通過空位而變換位置，這種金屬原子運(yùn)動稱為自擴(kuò)散。因?yàn)槿我豢拷徑瘴坏脑佑邢嗤母怕屎涂瘴唤粨Q位置，所以自擴(kuò)散的結(jié)果并不產(chǎn)生質(zhì)量輸運(yùn)。但是，當(dāng)有直流電流通過金屬導(dǎo)體時(shí)，由于電場的作用將使金屬原子產(chǎn)生定向運(yùn)動，并且這種電遷移伴隨著質(zhì)量的輸運(yùn)。在電流強(qiáng)度很高的導(dǎo)體上，電子的流動帶給上面的金屬原子一個(gè)動量，使金屬原子脫離金屬表面四處流動，結(jié)果就導(dǎo)致金屬導(dǎo)線表面上形成坑洞（void）或小丘（hillock），造成器件或互連性能退化或失效，最后就會造成整個(gè)電路的短路。電遷移現(xiàn)象通常由高溫、強(qiáng)電場引起，而不同的金屬產(chǎn)生金屬化電遷移的條件也各不相同。

從60年代初第一塊集成電路（IC）問世起，IC中各元件之間的連線一直采用金屬鋁，而1997年12月銅連線IC也進(jìn)入了人們的視野。目前，半導(dǎo)體業(yè)界依然使用鋁或銅作為用于互連的金屬層，但隨著產(chǎn)品尺寸越來越小，電流密度越來越大，導(dǎo)致了對克服金屬層電遷移的挑戰(zhàn)越來越大。尤其對于鋁金屬連線而言，由于金屬鋁熔點(diǎn)低，因此更易受電遷移的影響。

在鋁金屬連線制程中，常用鈦加氮化鈦?zhàn)鳛殇X的阻擋層。目前，鈦和氮化鈦的沉積常用標(biāo)準(zhǔn)的物理氣相沉積工藝并且在同一腔體內(nèi)進(jìn)行。氮化鈦的存在造成鈦的純度不高進(jìn)而影響到鈦的取向，而鈦的取向又會影響鋁的取向，增大電遷移現(xiàn)象發(fā)生的概率，由此大大降低了產(chǎn)品的可靠性。這就要求對現(xiàn)有的鋁互連線制程進(jìn)行工藝優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于通過改進(jìn)鋁互連線制程來提供可靠的集成電路元件之間的可靠連接，使得集成電路元件之間的金屬連線發(fā)生電遷移的概率大大減小，從而提高IC產(chǎn)品的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于制備鋁互連線的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：以第一薄膜沉積工藝在襯底上沉積鈦層；以第二薄膜沉積工藝在所述鈦層上沉積氮化鈦層；在所述氮化鈦層上形成含鋁的金屬層；以及在所述金屬層上形成鈦/氮化鈦層；其中所述第一薄膜沉積工藝與所述第二薄膜沉積工藝在兩個(gè)不同的腔室中進(jìn)行。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第一薄膜沉積工藝為離子化金屬電漿（IMP）工藝。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述離子化金屬電漿（IMP）工藝在中濃度電漿環(huán)境中進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述中濃度電漿環(huán)境為電漿濃度在3%~5%的范圍內(nèi)。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，所述第一薄膜沉積工藝為自電離電漿（SIP）工藝。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第二薄膜沉積工藝為自電離電漿（SIP）工藝。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述第二薄膜沉積工藝為物理氣相沉積（PVD）工藝。

優(yōu)選地，所述鈦層的厚度為150~250??。

優(yōu)選地，所述氮化鈦層的厚度為200~300??。

本發(fā)明還提供了用上述任何一種方法所制備的鋁互連線。

不同于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用兩個(gè)腔體分別沉積鈦和氮化鈦，從而消除了由于氮化鈦的存在而造成的鈦純度不高的影響。通過例如離子化金屬電漿工藝，使得鈦的純度大大提高，從而具有很強(qiáng)的（002）取向，由此大大增強(qiáng)了鋁的（111）取向，降低了電遷移現(xiàn)象發(fā)生的可能性，提高了產(chǎn)品的可靠性。

附圖說明

以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制備鋁互連線的方法的流程圖；

圖2示出了采用圖1的方法所制備的鋁互連線的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更加明顯易懂，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。需要說明的是，附圖中的各結(jié)構(gòu)只是示意性的而不是限定性的，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠最佳地理解本發(fā)明的原理，其不一定按比例繪制。