[發明專利]金屬互連線的形成方法

有效

• 申請號: 201110453497.9
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN103187359A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 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
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造技術，特別涉及一種金屬互連線的形成方法。

背景技術

隨著IC技術的發展，器件尺寸越來越小，RC延遲對器件開啟速度影響越來越大。為解決RC延遲的問題，一方面，采用電阻率小的金屬銅取代電阻率大的金屬鋁形成金屬連線，以減小互連電阻；另一方面，采用具有低介電常數的材料來隔離金屬互連線，以減小金屬互連線之間的電容。

現有的金屬互連線的形成方法如下所述：

參考圖1，提供半導體襯底10，所述半導體襯底10上形成有如晶體管、電容器、導電插塞等結構；在所述半導體襯底10上形成刻蝕阻擋層20；在所述刻蝕阻擋層20上形成介質層30；在所述介質層30上形成底面抗反射層(BARC)40；在所述底面抗反射層40上涂覆光刻膠層50；經過曝光顯影工藝，在所述光刻膠層50上定義出開口。

如圖2所示，以所述光刻膠層50為掩膜，刻蝕所述介質層30至露出所述半導體襯底10，形成溝槽60。

如圖3所示，去除所述光刻膠層50和所述抗反射層40；用濺鍍工藝形成金屬層70，所述銅金屬層70填充滿溝槽。

如圖4所示，采用化學機械研磨法(CMP)平坦化所述金屬層70至露出所述介質層30，形成金屬互連線。

更多相關技術可以參考申請號為200510113921.X的中國專利申請。

然而，通過透射電子顯微鏡(TEM)可以看到，刻蝕阻擋層和介質層之間具有裂縫。

因此，需要一種金屬互連線的形成方法，以便減小刻蝕阻擋層和介質層之間的裂縫。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種金屬互連線的形成方法，能夠減小刻蝕阻擋層和介質層之間的裂縫。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種金屬互連線的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層中包括碳元素；在所述刻蝕阻擋層上形成緩沖層，所述緩沖層中碳元素的含量不超過所述刻蝕阻擋層中碳元素的含量的70％；在所述緩沖層上形成介質層；以及形成金屬互連線，所述金屬互連線貫穿所述介質層、所述緩沖層和所述刻蝕阻擋層。

可選地，所述緩沖層通過對原始刻蝕阻擋層的頂部進行降碳處理形成，所述原始刻蝕阻擋層的未經降碳處理的部分形成所述刻蝕阻擋層。

可選地，利用等離子氧化工藝對所述原始刻蝕阻擋層的頂部進行處理以去除所述原始刻蝕阻擋層中的部分碳元素。

可選地，所述等離子氧化工藝包括：氧氣的流量是50標準毫升/分鐘至1000標準毫升/分鐘，壓力是3托至7托，能量是50瓦至1000瓦，時間是1秒至10秒。

可選地，所述等離子氧化工藝包括：氧氣的流量是400標準毫升/分鐘至600標準毫升/分鐘，壓力是4托至6托，能量是400瓦至600瓦，時間是4秒至6秒。

可選地，所述原始刻蝕阻擋層的材料包括碳氮化硅，碳元素的質量百分比是5％至40％。

可選地，所述原始刻蝕阻擋層的厚度是100埃至500埃。

可選地，所述緩沖層的厚度是5埃至50埃。

可選地，所述介質層包括SiOCH材料。

可選地，所述金屬互連線的材料包括銅。

本發明的實施例還提供一種金屬互連線的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層中包括碳元素；在所述刻蝕阻擋層上形成緩沖層，所述緩沖層中碳元素的含量不超過所述刻蝕阻擋層中碳元素的含量的70％；在所述緩沖層上形成氧化物層；在所述氧化物層上形成介質層；以及形成金屬互連線，所述金屬互連線貫穿所述介質層、所述氧化物層、所述緩沖層和所述刻蝕阻擋層。

可選地，所述緩沖層是通過對原始刻蝕阻擋層的頂部進行降碳處理形成，所述原始刻蝕阻擋層的未經降碳處理的部分形成所述刻蝕阻擋層。

可選地，利用等離子氧化工藝對所述原始刻蝕阻擋層的頂部進行處理以去除所述原始刻蝕阻擋層中的部分碳元素。

可選地，所述等離子氧化工藝包括：氧氣的流量是50標準毫升/分鐘至1000標準毫升/分鐘，壓力是3托至7托，能量是50瓦至1000瓦，時間是1秒至10秒。

可選地，所述等氧化工藝包括：氧氣的流量是400標準毫升/分鐘至600標準毫升/分鐘，壓力是4托至6托，能量是400瓦至600瓦，時間是4秒至6秒。

可選地，所述原始刻蝕阻擋層的材料包括碳氮化硅，碳元素的質量百分比是5％至40％。

可選地，所述原始刻蝕阻擋層的厚度是100埃至500埃。

可選地，所述緩沖層的厚度是5埃至50埃。