[發明專利]后道工序(BEOL)互連方案

有效

• 申請號: 201310190400.9
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103996652B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 郭啟良;郭子駿;李香寰
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

1.一種形成金屬后道工序互連層的方法，包括：

在半導體襯底上沉積一個或多個自組裝單層以限定金屬互連層區域，其中，沉積所述一個或多個自組裝單層包括：在位于所述半導體襯底上的第一層間介電層上選擇性地沉積第一自組裝單層(SAM)；在位于所述半導體襯底上的第一金屬互連層上選擇性地沉積第二自組裝單層(SAM)；將所述半導體襯底選擇性地暴露于紫外輻射圖案，其中所述紫外輻射圖案降解所述第一自組裝單層的一部分或所述第二自組裝單層的一部分；以及去除所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的被降解部分以形成所述金屬互連層區域；

在所述金屬互連層區域內的半導體襯底上選擇性地沉積包括多個金屬結構的第二金屬互連層；以及

在所述多個金屬結構之間的區域中的半導體襯底上沉積第二層間介電層。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一自組裝單層包括：

頭基，包含三氯化硅(SiCl₃)或三甲氧基甲硅烷(Si(OCH₃)₃)；

烷基鏈；以及

端基，包含甲基。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二自組裝單層包括：

頭基，包含巰基或硫醇；

烷基鏈；以及

端基，包含甲基。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二金屬互連層包括通過化學鍍工藝沉積的銅金屬或合金。

5.根據權利要求4所述的方法，進一步包括：

在所述金屬互連層區域中沉積鈀層。

6.根據權利要求4所述的方法，進一步包括：

在所述化學鍍工藝期間在銅金屬中加入合金摻雜物，其中所述合金摻雜物被配置成與所述第二層間介電層反應以在所述第二金屬互連層和所述第二層間介電層之間形成自成形阻擋層。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述合金摻雜物包括鎂(Mg)、鋁(Al)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、銀(Ag)、鈮(Nb)、硼(B)、銦(In)、錫(Sn)和鉬(Mo)中的一種或多種。

8.根據權利要求6所述的方法，進一步包括：

在形成所述第二層間介電層之后對所述半導體襯底進行退火，對所述半導體襯底進行退火形成所述自成形阻擋層。

9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述第一自組裝單層和所述第二自組裝單層沉積為具有基本相同的厚度。

10.一種形成后道工序(BEOL)金屬互連層的方法，包括：

在位于襯底上的第一層間介電層上選擇性地沉積第一自組裝單層膜(SAM)；

在位于所述襯底上的金屬互連層上選擇性地沉積第二自組裝單層膜(SAM)；

將所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層選擇性地暴露于輻射，其中所述輻射使所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的一部分被降解；

去除所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的被降解部分；

化學鍍金屬和合金摻雜物以在所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的被去除區域形成包括一個或多個金屬結構的第一金屬互連層；

在所述多個金屬結構之間的區域中的襯底上選擇性地形成第二層間介電層；以及

在形成所述第二層間介電層之后對所述襯底進行退火，對所述襯底進行退火在所述多個金屬結構和所述第二層間介電層之間形成自成形阻擋層。

11.根據權利要求10所述的方法，進一步包括：

在去除所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的被降解部分之后選擇性地沉積鈀層。

12.根據權利要求10所述的方法，進一步包括：

通過重復選擇性沉積所述第一自組裝單層和所述第二自組裝單層、選擇性暴露所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層、去除所述第一自組裝單層或所述第二自組裝單層的被降解部分以及所述化學鍍工藝，在所述后道工序金屬互連層上方形成另外的后道工序金屬互連層。

13.根據權利要求12所述的方法，進一步包括：

在所述另外的后道工序金屬互連層的多個金屬結構之間的區域中的襯底上選擇性沉積第二層間介電層。