[發明專利]電子器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210370333.4
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN103050477A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 神吉剛司;北田秀樹
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L23/532
• 分類號: H01L23/532;H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 顧晉偉;董文國

技術領域

本文中討論的實施方案一般性地涉及電子器件，特別是涉及用于電子器件中的互連結構以及用于制造電子器件的方法。

背景技術

多層互連結構已用于在從精細器件例如大規模集成(LSI)電路到印刷電路板的各種電路板中形成互連。

現今，電子器件的趨向于小型化、更高性能、更低成本等的趨勢導致形成半導體集成電路器件的非常精細的、復雜的互連結構。隨著半導體芯片的性能越高，增加端子數量并減小尺寸的趨勢導致在用于各種封裝件的電路板中形成非常精細的互連結構。

在電路板領域中，廣泛地使用所謂的半加成(semi-additive)工藝，其包括在絕緣襯底例如樹脂構造襯底上形成鍍覆籽層，在鍍覆籽層上形成光刻膠圖案，隨后通過電鍍形成期望的互連圖案；以及減去工藝，其包括蝕刻絕緣襯底上的銅箔以形成互連圖案。

然而，通過半加成工藝或減去工藝形成的互連圖案具有以下問題：特別地，在精細互連圖案的情況下，因為互連圖案是形成在下電路板上的自支撐圖案，所以互連圖案容易分離或脫落。

同時，在LSI的領域中，已采用鑲嵌工藝形成包含低電阻Cu的多層互連結構。在鑲嵌工藝中，互連結構如下形成：在絕緣膜中形成互連溝槽、與期望的互連圖案相對應的通孔、以及通路塞(via?plug)；利用Cu層填充它們；以及通過化學機械拋光(CMP)法來移除Cu層的多余部分。通過鑲嵌工藝形成的互連圖案是機械穩定的，并且因為該互連圖案由絕緣膜從側面支撐，因此其優點在于不太可能發生分離和脫落問題。通過鑲嵌工藝形成的互連結構還具有以下優點：因為對于每層絕緣膜是通過化學機械拋光來形成互連圖案的，所以互連結構具有平坦的形狀。因此，易于通過在互連結構上堆疊另一互連結構來形成多層互連結構。

［專利文獻］日本公開特許公報號2001-60589

［專利文獻］日本公開特許公報號2001-284351

［專利文獻］日本公開特許公報號2006-41036

圖1A至圖1F為示出通過典型鑲嵌工藝制造互連結構的方法的橫截面圖。

參照圖1A，在包括互連圖案10A至10D的絕緣膜10上或者在具有由例如SiC或SiN構成的擴散阻擋膜11的襯底上形成由無機材料或有機材料構成的絕緣膜12。通過干法蝕刻或光刻法在絕緣膜12中形成露出下互連圖案10B和10D的通孔12B和12D以及形成互連溝槽12A、12C和12E。在圖1A示出的示例中，通孔12D與互連溝槽12E交疊。

例如，在絕緣膜12為SiO₂膜、SiC膜或者另外的低介電常數(low-k)有機或無機膜的情況下，可以通過干法蝕刻形成通孔12B和12D以及互連溝槽12C和12E。在絕緣膜12為光敏永久性光刻膠的情況下，可以通過光刻法形成通孔12B和12D以及互連溝槽12C和12E。

在圖1A中，分別經由阻擋金屬膜10a至10d在絕緣膜10中埋置互連圖案10A至10D。

如圖1B所示，通過例如濺射法或化學氣相沉積(CVD)法在圖1A示出的結構上形成通常為由例如Ti、Ta或W構成的高熔點金屬膜或者為Ti、Ta或W的氮化物導電膜的阻擋金屬膜13，以覆蓋通孔12B和12D以及互連溝槽12C和12E的表面。

如圖1C所示，通過例如濺射法、CVD法或化學鍍法在圖1B示出的結構上形成導電Cu籽層14。將圖1C中示出的結構浸入電鍍浴(未示出)中。向Cu籽層14通電，使得填充在絕緣膜12上的通孔12B和12D以及互連溝槽12C和12E，從而通過電鍍形成Cu層15，如圖1D所示。

該電鍍工藝通常實施為使得從底部向上(自底向上)填充通孔12B和12D以及互連溝槽12C和12E，同時通過將拋光劑(還稱為促進劑)、抑制劑(還稱為聚合物或抑制物)以及光滑劑(還稱為平整劑)添加至包含Cu離子、H₂SO₄、Cl離子等的原始制造溶液(VMS)以抑制在Cu層15中形成空隙和接縫。

如圖1E所示，對所得Cu層15進行化學機械拋光直到露出絕緣膜12的上表面。因此，Cu通路塞15PB和15PD以及Cu互連圖案15WA、15WC和15WE由在通孔12B和12D以及互連溝槽12A、12C和12E中的Cu層15形成。

如圖1F所示，在絕緣膜12上形成由SiN或SiC構成的擴散阻擋膜16作為蓋膜，擴散阻擋膜16覆蓋Cu通路塞15PB和15PD以及Cu互連圖案15WA、15WC和15WE。