[發(fā)明專利]金屬互連結(jié)構(gòu)及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310712084.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104733374A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲賢勇;陳宗高;王剛寧;陳軼群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司;中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768;H01L23/528
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路制造技術(shù)的不斷發(fā)展，MOS晶體管的特征尺寸也越來(lái)越小，根據(jù)按比例縮小法則，在縮小MOS晶體管的整體尺寸時(shí)，也同時(shí)縮小了源極、漏極、柵極、插塞等結(jié)構(gòu)的尺寸。

在芯片的邏輯電路區(qū)域，通常具有較高的集成度，晶體管之間的距離較小，以便可以降低所述邏輯電路區(qū)域的面積，但是這樣就給在有源區(qū)上形成金屬接觸孔帶來(lái)了困難。

例如在SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）中，相鄰存儲(chǔ)器單元的有源區(qū)之間的距離較小，具體請(qǐng)參考圖1。

所述靜態(tài)存儲(chǔ)器單元被淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)10所包圍，由于所述SRAM存儲(chǔ)器的集成度較高，相鄰靜態(tài)存儲(chǔ)器單元之間的間距較小，并且所述SRAM存儲(chǔ)器的有源區(qū)20的尺寸也較小，位于所述有源區(qū)20表面的金屬接觸孔30作為互連結(jié)構(gòu)將所述有源區(qū)與其他器件連接。

由于所述靜態(tài)存儲(chǔ)器中的相鄰有源區(qū)之間的間距較小，而由于光刻刻蝕工藝的限制，所述插塞的尺寸較大，無(wú)法被所述有源區(qū)完全包住，造成所述有源區(qū)邊緣的漏電現(xiàn)象，影響器件的良率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，提高器件的良率和可靠性。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有有源區(qū)和包圍所述有源區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成金屬層；對(duì)所述金屬層進(jìn)行退火處理，使所述金屬層材料與有源區(qū)內(nèi)原子反應(yīng)，在所述有源區(qū)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(qū)及所述有源區(qū)一側(cè)的部分隔離結(jié)構(gòu)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(qū)上形成與所述有源區(qū)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(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述金屬硅化物層、隔離結(jié)構(gòu)以及互連金屬層；在所述介質(zhì)層內(nèi)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(guò)所述互連金屬層與有源區(qū)相連。

可選的，所述金屬接觸孔完全位于所述互連金屬層表面。

可選的，所述互連金屬層的材料為Co、TiN、Ni或Ti。

可選的，還包括：在形成所述介質(zhì)層之前，在所述半導(dǎo)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(zhì)層。

可選的，所述刻蝕阻擋層的材料為氮化鈦。

可選的，形成所述金屬接觸孔的方法包括：在所述介質(zhì)層表面形成具有開(kāi)口的第二掩膜層，所述開(kāi)口位于互連金屬層上方；沿所述開(kāi)口刻蝕介質(zhì)層至互連金屬層表面，形成接觸孔；在所述接觸孔內(nèi)填充金屬材料，形成連接所述互連金屬層的金屬接觸孔。

可選的，所述金屬材料為銅、鋁或者鎢。

可選的，還包括：在所述接觸孔內(nèi)壁表面形成擴(kuò)散阻擋層之后，再在所述接觸孔內(nèi)填充金屬材料，形成金屬接觸孔。

可選的，所述擴(kuò)散阻擋層的材料為T(mén)iN或TaN。

可選的，所述退火處理的退火溫度為200℃～1100℃，持續(xù)時(shí)間為30s～120s。

可選的，所述第一掩膜層的材料為氮化硅、底部抗反射層或光刻膠層。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元，所述有源區(qū)為靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元內(nèi)的晶體管的源極或漏極。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)，包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有有源區(qū)和包圍所述有源區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)；位于所述有源區(qū)表面的金屬硅化物層；位于所述隔離區(qū)上與所述有源區(qū)表面的金屬硅化物層連接的互連金屬層；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述金屬硅化物層、隔離結(jié)構(gòu)以及互連金屬層；位于所述介質(zhì)層內(nèi)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(nèi)的金屬接觸孔，所述金屬接觸孔通過(guò)所述互連金屬層與有源區(qū)相連。

可選的，所述金屬接觸孔完全位于所述互連金屬層表面。

可選的，所述互連金屬層的材料為Co、TiN、Ni或Ti。

可選的，所述金屬接觸孔的材料為銅、鋁或者鎢。

可選的，所述金屬接觸孔包括位于接觸孔內(nèi)壁表面的擴(kuò)散阻擋層和位于所述擴(kuò)散阻擋層表面的填充滿所述接觸孔的金屬材料層。

可選的，所述擴(kuò)散阻擋層的材料為T(mén)iN或TaN，所述金屬材料層的材料為銅、鋁或者鎢。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：