[發(fā)明專利]擴(kuò)散阻擋層、金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210044177.2
• 申請(qǐng)日: 2012-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN103296006A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬小龍;殷華湘;趙利川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L23/532
• 分類號(hào): H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 倪斌

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及一種擴(kuò)散阻擋層、金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)/HDPCVD(高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)氮化硅(介電常數(shù)K＞7)因其具有高致密性、高可靠性和化學(xué)穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用在金屬互連結(jié)構(gòu)中。例如，氮化硅可以用作鈍化層、硬掩模、移動(dòng)離子和水分子擴(kuò)散阻擋層、刻蝕停止層、拋光停止層、阻止金屬氧化和擴(kuò)散的電介質(zhì)層，等等。但是氮化硅的介電常數(shù)太高，限制了其在最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造工業(yè)中的應(yīng)用。

為了降低金屬互連結(jié)構(gòu)中層間絕緣介質(zhì)的有效介電常數(shù)，新的擴(kuò)散阻擋電介質(zhì)層如SiC(K＝3.9)、SiCN(K＝5.0)、SiCO(K＝4.2)等得到了進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。但是，隨著ILD的進(jìn)一步減薄，擴(kuò)散阻擋電介質(zhì)層的介電常數(shù)在有效介電常數(shù)中的比重進(jìn)一步增大。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的至少部分地在于提供一種擴(kuò)散阻擋層、金屬互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。

根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供了一種金屬互連結(jié)構(gòu)，包括：用于電連接的導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線；以及設(shè)置在導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線的至少一部分表面上的擴(kuò)散阻擋層，其中，擴(kuò)散阻擋層包括絕緣非晶碳。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種制造金屬互連結(jié)構(gòu)的方法，包括：在導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線的至少一部分表面上形成擴(kuò)散阻擋層，其中，所述擴(kuò)散阻擋層包括絕緣非晶碳。

根據(jù)本公開的又一方面，提供了一種擴(kuò)散阻擋層，設(shè)于金屬結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)材料之間，用于防止金屬結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)材料之間的互擴(kuò)散，其中，擴(kuò)散阻擋層包括絕緣非晶碳。

附圖說明

通過以下參照附圖對(duì)本公開實(shí)施例的描述，本公開的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1～4是示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的制造金屬互連結(jié)構(gòu)流程的示意圖；

圖5～8是示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的制造金屬互連結(jié)構(gòu)流程的示意圖；以及

圖9～13是示出了根據(jù)本公開又一實(shí)施例的制造金屬互連結(jié)構(gòu)流程的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖來描述本公開的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開的概念。

在附圖中示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。

在本公開的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時(shí)，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。

發(fā)明人通過試驗(yàn)認(rèn)識(shí)到，絕緣非晶碳可以用作擴(kuò)散阻擋層。因此，根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，一種擴(kuò)散阻擋層可以包括絕緣非晶碳，且可以設(shè)于金屬結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)材料之間，用以有效地防止金屬結(jié)構(gòu)與電介質(zhì)材料之間的互擴(kuò)散。

根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，這種擴(kuò)散阻擋層可以應(yīng)用于金屬互連結(jié)構(gòu)中。該金屬互連結(jié)構(gòu)可以包括用于電連接的導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線，所述導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線的至少一部分表面上形成有絕緣非晶碳的擴(kuò)散阻擋層。更為具體地，導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線嵌于層間電介質(zhì)層中。絕緣非晶碳的擴(kuò)散阻擋層例如可以形成于層間電介質(zhì)層的底面上，以防止導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線與下層電介質(zhì)層之間的互擴(kuò)散，其中導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線可以通過擴(kuò)散阻擋層中的開口與下層導(dǎo)電部件電連接；和/或，絕緣非晶碳的擴(kuò)散阻擋層例如可以形成于導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線的側(cè)面上，以防止導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線與層間電介質(zhì)層之間的互擴(kuò)散；和/或，絕緣非晶碳的擴(kuò)散阻擋層例如可以形成于層間電介質(zhì)層的頂面上，以防止導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線與上層電介質(zhì)層之間的互擴(kuò)散，其中導(dǎo)電栓/互連導(dǎo)線可以通過擴(kuò)散阻擋層中的開口與上層導(dǎo)電部件電連接。這種擴(kuò)散阻擋層可以降低金屬互連結(jié)構(gòu)的有效介電常數(shù)，并且優(yōu)選地還能改善導(dǎo)熱性能。