[發明專利]金屬互連結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201310712084.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104733374A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 蒲賢勇;陳宗高;王剛寧;陳軼群
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(北京)有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/528
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種金屬互連結構的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底內具有有源區和包圍所述有源區的隔離結構；

在所述半導體襯底表面形成金屬層；

對所述金屬層進行退火處理，使所述金屬層材料與有源區內原子反應，在所述有源區表面形成金屬硅化物層；

在所述金屬層表面形成第一掩膜層，所述第一掩膜層覆蓋部分有源區及所述有源區一側的部分隔離結構上方的金屬層；

以所述第一掩膜層為掩膜，去除未被所述第一掩膜層覆蓋的金屬層，在所述隔離區上形成與所述有源區表面的金屬硅化物層連接的互連金屬層；

去除所述第一掩膜層之后，在所述半導體襯底上形成介質層，所述介質層覆蓋所述金屬硅化物層、隔離結構以及互連金屬層；

在所述介質層內形成連接所述互連金屬層的金屬接觸孔，所述金屬接觸孔通過所述互連金屬層與有源區相連。

2.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述金屬接觸孔完全位于所述互連金屬層表面。

3.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述互連金屬層的材料為Co、TiN、Ni或Ti。

4.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，還包括：在形成所述介質層之前，在所述半導體襯底上形成刻蝕阻擋層，然后再在所述刻蝕阻擋層表面形成介質層。

5.根據權利要求4所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材料為氮化鈦。

6.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，形成所述金屬接觸孔的方法包括：在所述介質層表面形成具有開口的第二掩膜層，所述開口位于互連金屬層上方；沿所述開口刻蝕介質層至互連金屬層表面，形成接觸孔；在所述接觸孔內填充金屬材料，形成連接所述互連金屬層的金屬接觸孔。

7.根據權利要求6所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述金屬材料為銅、鋁或者鎢。

8.根據權利要求6所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，還包括：在所述接觸孔內壁表面形成擴散阻擋層之后，再在所述接觸孔內填充金屬材料，形成金屬接觸孔。

9.根據權利要求8所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述擴散阻擋層的材料為TiN或TaN。

10.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述退火處理的退火溫度為200℃～1100℃，持續時間為30s～120s。

11.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜層的材料為氧化硅、底部抗反射層和光刻膠層。

12.根據權利要求1所述的金屬互連結構的形成方法，其特征在于，所述半導體襯底內形成有靜態隨機存儲器單元，所述有源區為靜態隨機存儲器單元內的晶體管的源極或漏極。

13.根據權利要求1至權利要求12所述的任意一項權利要求所述的金屬互連結構的形成方法所形成的金屬互連結構，其特征在于，包括：

半導體襯底，所述半導體襯底內具有有源區和包圍所述有源區的隔離結構；

位于所述有源區表面的金屬硅化物層；

位于所述隔離區上與所述有源區表面的金屬硅化物層連接的互連金屬層；

位于所述半導體襯底表面的介質層，所述介質層覆蓋所述金屬硅化物層、隔離結構以及互連金屬層；

位于所述介質層內的接觸孔，所述接觸孔底面位于金屬互連層表面；

位于所述接觸孔內的金屬接觸孔，所述金屬接觸孔通過所述互連金屬層與有源區相連。

14.根據權利要求13所述的金屬互連結構，其特征在于，所述金屬接觸孔完全位于所述互連金屬層表面。

15.根據權利要求13所述的金屬互連結構，其特征在于，所述互連金屬層的材料為Co、TiN、Ni或Ti。

16.根據權利要求13所述的金屬互連結構，其特征在于，所述金屬接觸孔的材料為銅、鋁或者鎢。

17.根據權利要求13所述的金屬互連結構，其特征在于，所述金屬接觸孔包括位于接觸孔內壁表面的擴散阻擋層和位于所述擴散阻擋層表面的填充滿所述接觸孔的金屬材料層。

18.根據權利要求17所述的金屬互連結構，其特征在于，所述擴散阻擋層的材料為TiN或TaN，所述金屬材料層的材料為銅、鋁或者鎢。