[發(fā)明專利]金屬互連結(jié)構(gòu)的形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554555.0
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105575888A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉繼全
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 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
• 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: 高靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路(簡(jiǎn)稱IC)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)集成電路的工藝節(jié) 點(diǎn)逐漸減小，集成電路器件的尺寸不斷縮小，在一片晶圓上，半導(dǎo)體元件的 數(shù)量不斷增加，為此集成電路制備工藝不斷革新以提高集成電路器件的性能。

如為了滿足半導(dǎo)體元件數(shù)量增多要求，在一片晶圓上通常形成多層結(jié)構(gòu) 的半導(dǎo)體元件，而相鄰層的半導(dǎo)體元件通過(guò)金屬互連結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電連接，從而 在特定面積的芯片上增加半導(dǎo)體元件數(shù)量，以提高半導(dǎo)體器件的集成度。

參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)多層結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體器件的制造方法的示意圖，所 述制造方法包括：

提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10內(nèi)形成有晶體管(圖中未顯示) 和金屬互連結(jié)構(gòu)等半導(dǎo)體元件；之后在半導(dǎo)體襯底10上形成第一介質(zhì)層11， 在所述第一介質(zhì)層11內(nèi)形第一溝槽12，并向所述第一溝槽12內(nèi)填充銅等導(dǎo)電 材料，形成第一導(dǎo)電插塞121或是金屬互連線，用于形成金屬互連結(jié)構(gòu)。

所述第一導(dǎo)電插塞121與第一介質(zhì)層11內(nèi)的半導(dǎo)體元件電連接；之后再于 所述第一介質(zhì)層內(nèi)上形成與所述導(dǎo)電插塞11連接的半導(dǎo)體元件(圖中未顯示) 后，再與第一介質(zhì)層11上形成第二介質(zhì)層13，重復(fù)上述在第一介質(zhì)層11內(nèi)形 成第一導(dǎo)電插塞121和互連線的過(guò)程，在所述第二介質(zhì)層13內(nèi)形成第二導(dǎo)電插 塞14以及互連線……依此重復(fù)，從而在同一半導(dǎo)體襯底上形成多層結(jié)構(gòu)的半 導(dǎo)體元件。

然而，在金屬互連結(jié)構(gòu)制備的實(shí)際工藝中，結(jié)合參考圖2，以所述第一插 塞121為例，在向第一介質(zhì)層11的第一溝槽12內(nèi)填充導(dǎo)電材料122時(shí)，會(huì)在所 述第一溝槽12內(nèi)的導(dǎo)電材料中形成空隙15，所述空隙15會(huì)導(dǎo)致后續(xù)形成的第 一導(dǎo)電插塞121被斷開(kāi)、電阻過(guò)高，以及電遷移失效等缺陷(互連線中同樣存 在上述缺陷)，從而降低半導(dǎo)體器件的性能。

尤其是隨著集成電路的工藝節(jié)點(diǎn)不斷減小，開(kāi)設(shè)于介質(zhì)層內(nèi)的溝槽的深 寬比增加，形成空隙占導(dǎo)電插塞內(nèi)的空間比例逐漸增加，對(duì)于導(dǎo)電插塞的性 能影響越發(fā)嚴(yán)重。

為此，如何進(jìn)一步提高金屬互連結(jié)構(gòu)的性能，以提高半導(dǎo)體器件的性能 是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

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)的形成方法，以提高金屬互 連結(jié)構(gòu)的性能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所提供的金屬互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體基底；

在所述半導(dǎo)體基底內(nèi)形成溝槽；

在所述溝槽的側(cè)壁和底部形成金屬籽晶層；

在所述金屬籽晶層表面形成遮擋層；

去除位于所述溝槽底部的所述遮擋層，保留所述溝槽側(cè)壁上的所述遮擋 層，以露出所述溝槽底部的金屬籽晶層；

在露出的金屬籽晶層上形成填充所述溝槽的金屬層，以形成導(dǎo)電插塞。

可選地，所述金屬籽晶層為銅籽晶層，所述金屬層為銅層。

可選地，所述金屬籽晶層的厚度為20～100納米。

可選地，所述遮擋層為絕緣遮擋層。

可選地，所述遮擋層的材料的電阻率大于或等于100歐姆.厘米。

可選地，所述遮擋層的材料為氮化鈦或氮化鉭。

可選地，所述遮擋層的形成方法為物理氣相沉積法或是原子層沉積法。

可選地，所述遮擋層的厚度為5～50埃。

可選地，采用離子轟擊法去除位于所述溝槽底部的所述遮擋層。

可選地，所述離子轟擊法包括以氬等離子體、氦等離子體或是氖等離子 體進(jìn)行離子轟擊。

可選地，所述離子轟擊法的工藝參數(shù)為：轟擊偏壓為500～1500V，功率 為200～500W，溫度為0～300℃，氣體流量為4～100sccm，氣壓為0.5～10torr。

可選地，在露出的金屬籽晶層的上形成金屬層的工藝為電化學(xué)電鍍法。

可選地，在形成溝槽后，形成所述金屬籽晶層前，所述金屬互連結(jié)構(gòu)的 形成方法還包括：

在所述溝槽的側(cè)壁和底部形成擴(kuò)散阻擋層。

可選地，擴(kuò)散阻擋層的厚度為10～100埃。

可選地，所述擴(kuò)散阻擋層的材料為鉭或氮化鉭。

可選地，所述擴(kuò)散阻擋層的形成方法為物理氣相沉積法或是原子層沉積 法。