[發明專利]互連結構的形成方法

有效

• 申請號: 201280077240.0
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN105144363B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 王堅;賈照偉;王暉
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/321;H01L21/3205
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發明揭示了一種互連結構的形成方法，包括下述步驟：提供具有介質層的硅片；在介質層上形成第一凹槽區和非凹槽區，第一凹槽區用于形成互連結構；在介質層上形成第二凹槽區，第二凹槽區用于形成虛擬結構；沉積阻擋層以覆蓋第一和第二凹槽區、以及非凹槽區；沉積金屬層，金屬層填滿第一和第二凹槽區并覆蓋非凹槽區上；將非凹槽區上的金屬層去除以暴露阻擋層；將非凹槽區上的阻擋層去除以暴露介質層。

技術領域

本發明總的來說涉及制造半導體設備的領域，更具體地說，涉及一種在半導體器件中形成互連結構的方法。

背景技術

半導體器件通常是由半導體材料，例如硅片，經過一系列工藝加工制作而成。硅片可能經過，例如掩模、刻蝕、沉積等工藝以形成半導體器件的電路。隨著半導體器件的集成度不斷提高，金屬互連結構快速發展并應用在半導體器件中。多次掩模和刻蝕工藝能夠在硅片上的介質層中形成凹槽區。然后，進行沉積工藝，在介質層的凹槽區和非凹槽區沉積金屬層。沉積在介質層的非凹槽區上的金屬層需要去除以隔離凹槽區的圖形并形成互連結構。為了防止金屬層擴散或侵入到介質層內，通常會在介質層上沉積金屬層之前，先在介質層上沉積阻擋層，然后金屬層沉積在阻擋層上。

去除介質層的非凹槽區上的金屬層和阻擋層的常規方法，包括例如化學機械拋光(CMP)。CMP方法廣泛應用在半導體工業中以拋光和平坦化介質層的非凹槽區上的金屬層，以形成互連結構。在CMP工藝中，硅片放在位于拋光盤上的拋光墊上，然后向硅片施加壓力使硅片壓向拋光墊，硅片和拋光墊彼此相對運動，同時施加壓力拋光和平坦化硅片表面。在拋光過程中，將拋光液分配到拋光墊上，以利于拋光。CMP方法雖然能夠實現硅片表面全局平坦化，但是，由于CMP存在較強的機械力，CMP方法對半導體結構具有有害的影響，尤其是當半導體結構的特征尺寸變的越來越小，銅和低k/超低k介質層用于半導體結構時，較強的機械力可能在半導體結構上引起與應力相關的缺陷。

去除介質層的非凹槽區上的金屬層的另一種方法是電化學拋光工藝。電化學拋光工藝去除金屬層具有很高的均勻性，同時對阻擋層的選擇比也很高，電化學拋光工藝是一種無應力拋光工藝。然而，在電化學拋光工藝中，為了保證介質層的非凹槽區上的金屬層全部去除，通常會有一個過度拋光過程。過度拋光之后，發現一些區域，比如，場區(fieldarea)、相鄰兩金屬線之間比較寬廣的區域或者孤立的金屬線的兩邊區域，在過度拋光階段，這些區域非凹槽區上的金屬層全部去除，使得阻擋層裸露出來，電流通過阻擋層傳導，導致在這些區域，阻擋層的上表面被氧化形成一層氧化物薄膜。換言之，在那些金屬互連線密度較低的區域的阻擋層表面形成的氧化物薄膜的厚度會比在金屬互連線密度較高的區域的阻擋層表面形成的氧化物薄膜的厚度厚，這是因為金屬互連線，比如銅線，的電阻要比阻擋層的電阻小很多，在銅線密度較高的區域電流更多地從銅線傳導。形成在阻擋層表面的氧化物薄膜會阻礙阻擋層的去除，如果阻擋層不能被均勻地去除，就會導致半導體器件的失效。

發明內容

因此，本發明的目的在于提出一種互連結構的形成方法，包括下述步驟：提供具有介質層的硅片；在介質層上形成第一凹槽區和非凹槽區，第一凹槽區用于形成互連結構；在介質層上形成第二凹槽區，第二凹槽區用于形成虛擬結構；沉積阻擋層以覆蓋第一和第二凹槽區、以及非凹槽區；沉積金屬層，金屬層填滿第一和第二凹槽區并覆蓋非凹槽區上；將非凹槽區上的金屬層去除以暴露阻擋層；將非凹槽區上的阻擋層去除以暴露介質層。

綜上所述，由于存在虛擬結構，當非凹槽區上的金屬層被拋光時，由于金屬層的導電性比阻擋層導電性高，電流將更多的從虛擬結構傳導，阻擋層的表面不會被氧化。非凹槽區上的阻擋層能夠容易地、均勻地、完全地被去除，以確保具有互連結構的半導體器件的質量。

附圖說明

為詳細說明本發明的技術內容、所達成目的及效果，下面將結合實施例并配合圖式予以詳細說明，其中：

圖1揭示了一實施例的大馬士革工藝的流程圖。

圖2揭示了一實施例的大馬士革工藝的剖面結構示意圖。