[發明專利]雙嵌套銅互連結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201310136117.8
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104112734B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 肖德元;徐依協
• 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: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L21/768
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種雙嵌套銅互連結構，其特征在于，所述雙嵌套銅互連結構至少包括：第一銅層、依次形成于所述第一銅層之上的第一帽層、層間介質層及第二帽層；所述層間介質層及第一帽層中形成有用于導電互連的第二銅層，所述第二銅層上表面與所述第二帽層下表面連接，且所述第二銅層除上表面以外的其余部分被一金屬擴散阻擋層所包圍，所述金屬擴散阻擋層底部與所述第一銅層上表面連接；所述第二銅層包括金屬連線及連接于所述金屬連線底部的導電插塞；所述金屬連線表面的金屬擴散阻擋層被一摻氮層所包圍，或所述金屬連線及所述導電插塞位于所述層間介質層中的部分表面的金屬擴散阻擋層被一摻氮層所包圍。

2.根據權利要求1所述的雙嵌套銅互連結構，其特征在于：所述摻氮層的厚度為0.5~2?nm。

3.根據權利要求1所述的雙嵌套銅互連結構，其特征在于：所述第一帽層及第二帽層的材料包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氧的碳化硅或摻氮的碳化硅中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的雙嵌套銅互連結構，其特征在于：所述層間介質層的材料為低k材料。

5.根據權利要求1所述的雙嵌套銅互連結構，其特征在于：所述金屬擴散阻擋層的材料為TaN或Ta。

6.一種雙嵌套銅互連結構的制作方法，其特征在于，所述雙嵌套銅互連結構的制作方法至少包括以下步驟：

1）提供第一銅層，在所述第一銅層上依次形成第一帽層、層間介質層及硬掩模；

2）接著自所述硬掩模向下直至所述層間介質層中形成溝槽，并利用氮氣或氨氣等離子體對所述溝槽進行處理，在所述溝槽位于所述層間介質層中的側壁及底部形成摻氮層；

3）然后自所述溝槽底部向下直至所述第一銅層上表面形成通孔；

4）在所述通孔、溝槽中及所述硬掩膜上表面依次形成金屬擴散阻擋層及第二銅層；

5）對步驟4）形成的結構進行拋光直至上表面與所述層間介質層上表面齊平；

6）最后在拋光后的結構上沉積第二帽層。

7.一種雙嵌套銅互連結構的制作方法，其特征在于，所述雙嵌套銅互連結構的制作方法至少包括以下步驟：

1）提供第一銅層，在所述第一銅層上依次形成第一帽層、層間介質層及硬掩模；

2）接著自所述硬掩模向下直至所述層間介質層中形成溝槽，然后自所述溝槽底部向下直至所述第一帽層上表面形成通孔；

3）利用氮氣或氨氣等離子體對所述溝槽及所述通孔進行處理，在所述溝槽的側壁與底部、及所述通孔的側壁形成摻氮層；

4）對所述第一帽層進行回刻，將所述通孔的底部延伸至所述第一銅層上表面；

5）然后在所述通孔、溝槽中及所述硬掩膜上表面依次形成金屬擴散阻擋層及第二銅層；

6）對步驟5）所述結構進行拋光直至上表面與所述層間介質層上表面齊平；

7）最后在拋光后的結構上沉積第二帽層。

8.根據權利要求6或7所述的雙嵌套銅互連結構的制作方法，其特征在于：所述硬掩膜為單層、兩層或多層膜結構。

9.根據權利要求6或7所述的雙嵌套銅互連結構的制作方法，其特征在于：所述硬掩膜為雙層膜結構，自下而上依次為PETEOS層及TiN金屬層。

10.根據權利要求6或7所述的雙嵌套銅互連結構的制作方法，其特征在于：所述第二銅層通過化學電鍍法形成。