[發(fā)明專(zhuān)利]互連結(jié)構(gòu)的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280077240.0
• 申請(qǐng)日: 2012-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105144363B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王堅(jiān);賈照偉;王暉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 盛美半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L21/321;H01L21/3205
• 代理公司: 上海專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發(fā)明揭示了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括下述步驟：提供具有介質(zhì)層的硅片；在介質(zhì)層上形成第一凹槽區(qū)和非凹槽區(qū)，第一凹槽區(qū)用于形成互連結(jié)構(gòu)；在介質(zhì)層上形成第二凹槽區(qū)，第二凹槽區(qū)用于形成虛擬結(jié)構(gòu)；沉積阻擋層以覆蓋第一和第二凹槽區(qū)、以及非凹槽區(qū)；沉積金屬層，金屬層填滿(mǎn)第一和第二凹槽區(qū)并覆蓋非凹槽區(qū)上；將非凹槽區(qū)上的金屬層去除以暴露阻擋層；將非凹槽區(qū)上的阻擋層去除以暴露介質(zhì)層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及制造半導(dǎo)體設(shè)備的領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種在半導(dǎo)體器件中形成互連結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件通常是由半導(dǎo)體材料，例如硅片，經(jīng)過(guò)一系列工藝加工制作而成。硅片可能經(jīng)過(guò)，例如掩模、刻蝕、沉積等工藝以形成半導(dǎo)體器件的電路。隨著半導(dǎo)體器件的集成度不斷提高，金屬互連結(jié)構(gòu)快速發(fā)展并應(yīng)用在半導(dǎo)體器件中。多次掩模和刻蝕工藝能夠在硅片上的介質(zhì)層中形成凹槽區(qū)。然后，進(jìn)行沉積工藝，在介質(zhì)層的凹槽區(qū)和非凹槽區(qū)沉積金屬層。沉積在介質(zhì)層的非凹槽區(qū)上的金屬層需要去除以隔離凹槽區(qū)的圖形并形成互連結(jié)構(gòu)。為了防止金屬層擴(kuò)散或侵入到介質(zhì)層內(nèi)，通常會(huì)在介質(zhì)層上沉積金屬層之前，先在介質(zhì)層上沉積阻擋層，然后金屬層沉積在阻擋層上。

去除介質(zhì)層的非凹槽區(qū)上的金屬層和阻擋層的常規(guī)方法，包括例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。CMP方法廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體工業(yè)中以?huà)伖夂推教够橘|(zhì)層的非凹槽區(qū)上的金屬層，以形成互連結(jié)構(gòu)。在CMP工藝中，硅片放在位于拋光盤(pán)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(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)施加壓力拋光和平坦化硅片表面。在拋光過(guò)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?qū)崿F(xiàn)硅片表面全局平坦化，但是，由于CMP存在較強(qiáng)的機(jī)械力，CMP方法對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有有害的影響，尤其是當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的特征尺寸變的越來(lái)越小，銅和低k/超低k介質(zhì)層用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時(shí)，較強(qiáng)的機(jī)械力可能在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上引起與應(yīng)力相關(guān)的缺陷。

去除介質(zhì)層的非凹槽區(qū)上的金屬層的另一種方法是電化學(xué)拋光工藝。電化學(xué)拋光工藝去除金屬層具有很高的均勻性，同時(shí)對(duì)阻擋層的選擇比也很高，電化學(xué)拋光工藝是一種無(wú)應(yīng)力拋光工藝。然而，在電化學(xué)拋光工藝中，為了保證介質(zhì)層的非凹槽區(qū)上的金屬層全部去除，通常會(huì)有一個(gè)過(guò)度拋光過(guò)程。過(guò)度拋光之后，發(fā)現(xiàn)一些區(qū)域，比如，場(chǎng)區(qū)(fieldarea)、相鄰兩金屬線之間比較寬廣的區(qū)域或者孤立的金屬線的兩邊區(qū)域，在過(guò)度拋光階段，這些區(qū)域非凹槽區(qū)上的金屬層全部去除，使得阻擋層裸露出來(lái)，電流通過(guò)阻擋層傳導(dǎo)，導(dǎo)致在這些區(qū)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(qū)域的阻擋層表面形成的氧化物薄膜的厚度會(huì)比在金屬互連線密度較高的區(qū)域的阻擋層表面形成的氧化物薄膜的厚度厚，這是因?yàn)榻饘倩ミB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(qū)域電流更多地從銅線傳導(dǎo)。形成在阻擋層表面的氧化物薄膜會(huì)阻礙阻擋層的去除，如果阻擋層不能被均勻地去除，就會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的失效。

發(fā)明內(nèi)容

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

綜上所述，由于存在虛擬結(jié)構(gòu)，當(dāng)非凹槽區(qū)上的金屬層被拋光時(shí)，由于金屬層的導(dǎo)電性比阻擋層導(dǎo)電性高，電流將更多的從虛擬結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)，阻擋層的表面不會(huì)被氧化。非凹槽區(qū)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(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所達(dá)成目的及效果，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合圖式予以詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1揭示了一實(shí)施例的大馬士革工藝的流程圖。

圖2揭示了一實(shí)施例的大馬士革工藝的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。