[發(fā)明專利]互連結(jié)構(gòu)的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110407271.5
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN103165518A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鳴
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種互連結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今集成電路設(shè)計和制造領(lǐng)域所遇到的一個挑戰(zhàn)是如何降低信號傳輸RC延遲(Resistive?Capacitive?delay)，對此，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)采用的一種方法是將鋁金屬層替換為銅金屬層，降低金屬層串聯(lián)電阻；還有一種方法是降低金屬層之間的寄生電容，這可以通過在金屬層之間的介質(zhì)層中構(gòu)造多孔的(Porous)低介電常數(shù)(Low?k)材料或者空氣隙(Air?Gap)來實現(xiàn)。

另外，在集成電路工作時，由于電路中電流的流動，而金屬導(dǎo)線(即金屬層)具有一定的阻抗，因此電路中不可避免地會產(chǎn)生一些熱量。當(dāng)集成電路特征尺寸進(jìn)入深亞微米級以后，此問題變得尤為突出。由于芯片上器件密度持續(xù)增加，所以對于芯片結(jié)構(gòu)能夠有效散熱的要求越來越高。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種制作自對準(zhǔn)納米柱形空氣隙的方法以及由此制作的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。其中，介質(zhì)層102將銅層104在水平方向上隔離開，所述介質(zhì)層102中具有豎直方向延伸的納米級空氣隙106，上述結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成半導(dǎo)體器件互連結(jié)構(gòu)基體。在半導(dǎo)體器件互連結(jié)構(gòu)基體上形成電遷移阻擋層或者擴(kuò)散阻擋層108，覆蓋所述半導(dǎo)體器件互連結(jié)構(gòu)基體。所述介質(zhì)層102、銅層104和電遷移阻擋層或者擴(kuò)散阻擋層108形成一層完整的金屬互連層。上述介質(zhì)層102為該金屬互連層的層間介質(zhì)，銅層104為該金屬互連層中的金屬導(dǎo)線，電遷移阻擋層或者擴(kuò)散阻擋層108為該金屬互連層的蓋層。

在申請?zhí)枮?00510004583.6的中國專利申請中，還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān)的信息。

現(xiàn)有技術(shù)互連結(jié)構(gòu)的制造方法中，在形成介質(zhì)層102、在介質(zhì)層102中形成的銅層104步驟之后，還包括去除位于銅層104之間的介質(zhì)層102，從而在介質(zhì)層102原占據(jù)的位置處形成開口；之后，向所述開口中沉積介質(zhì)材料，對所述開口進(jìn)行封口，以形成空氣隙。

然而，所述開口的頂部開口尺寸容易過大，這使介質(zhì)材料容易沉積到開口的底部和側(cè)壁，并形成一定厚度的介質(zhì)層，所述具有一定厚度的介質(zhì)層所圍成的空氣隙較小，進(jìn)而不利于降低RC延遲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的制造方法，增大互連結(jié)構(gòu)中空氣隙的尺寸，以提高包括所述互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：

提供襯底，在所述襯底上形成低k介質(zhì)層；

在所述低k介質(zhì)層中形成多個沿水平方向間隔排列的金屬層；

去除部分低k介質(zhì)層，形成由所述金屬層圍成的開口；

通過高深寬比工藝向所述開口中填充介質(zhì)材料，形成遮擋層，所述遮擋層內(nèi)部包含豎直方向的孔洞；

平坦化所述遮擋層以及位于遮擋層內(nèi)部的金屬層，至暴露出金屬層和孔洞；

對所述遮擋層進(jìn)行濕法清洗，至所述孔洞底部暴露出低k介質(zhì)層；

去除位于所述遮擋層下的低k介質(zhì)層；

向所述孔洞中填充介質(zhì)材料，封閉孔洞，形成空氣隙。

可選的，所述提供襯底，在所述襯底上形成低k介質(zhì)層的步驟包括：在襯底上形成低k介質(zhì)層之前，在襯底上形成金屬阻擋層。

可選的，所述在所述低k介質(zhì)層中形成多個沿水平方向間隔排列的金屬層的步驟包括：在所述低k介質(zhì)層上形成硬掩模層；在所述硬掩模層上形成抗反射層；在抗反射層上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層，形成光刻膠圖形；以所述光刻膠圖形為掩模圖形化所述硬掩模層，形成硬掩模圖形；以所述硬掩模圖形為掩模圖形化所述低k介質(zhì)層和金屬阻擋層，形成沿水平方向間隔排列的凹槽；去除所述光刻膠圖形和所述抗反射層圖形；向所述凹槽中填充金屬材料，以形成金屬層。

可選的，在向所述凹槽中填充金屬材料的步驟之后，還包括：通過化學(xué)機(jī)械研磨工藝去除多余的金屬材料，使金屬層和低k介質(zhì)層的表面齊平。

可選的，所述金屬層的材料為銅。

可選的，所述金屬阻擋層的材料為氮化硅。

可選的，向所述孔洞中填充的介質(zhì)材料與所述金屬阻擋層材料相同。

可選的，所述低k介質(zhì)層材料為氮化硼。

可選的，通過氯氣或氫氣等離子體去除所述部分低k介質(zhì)層和位于所述阻擋層下的低k介質(zhì)層。

可選的，所述遮擋層的材質(zhì)為氧化硅，形成所述氧化硅的反應(yīng)物為TEOS和O₃。

可選的，通過CMP工藝平坦化所述遮擋層以及位于遮擋層內(nèi)部的金屬層。