[實(shí)用新型]金屬互連結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420103780.8
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN203895443U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著集成電路的制造向超大規(guī)模集成電路（ULSI）發(fā)展，其內(nèi)部的電路密度越來越大，所含元件數(shù)量不斷增加，使得晶片的表面無法提供足夠的面積來制造所需的互連線。為了配合元件縮小后所增加的互連線需求，利用配線槽及通孔實(shí)現(xiàn)的兩層以上的多層金屬互連線的設(shè)計(jì)，成為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所必須采用的方法。

傳統(tǒng)的金屬互連線是由鋁金屬制造實(shí)現(xiàn)的，但隨著集成電路芯片中器件特征尺寸的不斷縮小，金屬互連線中的電流密度不斷增大，響應(yīng)時(shí)間不斷縮短，傳統(tǒng)鋁互連線已達(dá)到了工藝極限。當(dāng)工藝尺寸小于130nm以后，傳統(tǒng)的鋁互連線技術(shù)已逐漸被銅互連線技術(shù)所取代。與鋁互連線相比，銅互連線中由于銅金屬的電阻率更低、電遷移壽命更長，從而可以降低互連線的RC延遲、改善電遷移等引起的可靠性問題。

隨著集成電路工藝的進(jìn)一步發(fā)展，電路密度進(jìn)一步增大，金屬互連線帶來的寄生電容已經(jīng)成為限制半導(dǎo)體電路速度的主要因素。為了減少金屬互連線之間的寄生電容，低介電常數(shù)絕緣材料被用作隔離金屬互連線之間的介質(zhì)層，該作為介質(zhì)層的低介電常數(shù)絕緣材料被稱為低K介質(zhì)層。其中，K表示介電系數(shù)，高和低是相對于二氧化硅的介電系數(shù)而言的，所述二氧化硅的介電系數(shù)通常為3.9。

低K介質(zhì)層能夠很好地減少銅互連線之間的寄生電容，但是其與銅互連線的連接可靠性也成了一個(gè)突出的問題。特別的，現(xiàn)有技術(shù)中，較常用的低K介質(zhì)層由摻碳的氮化硅（NDC）材料形成，此種材料介電系數(shù)較低，能夠很好地減少銅互連線之間的寄生電容。但是，NDC層與銅互連線的連接可靠性不高，在芯片封裝等過程中，經(jīng)常發(fā)生NDC層與銅互連線崩裂的問題，由此將造成所形成的芯片不合格，降低生產(chǎn)良率、提高制造成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)，以解決利用現(xiàn)有的低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性不高，特別的，所述低K介質(zhì)層為NDC層時(shí)尤其突出，在芯片封裝等過程中，經(jīng)常發(fā)生NDC層與銅互連線崩裂的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體基底；位于所述半導(dǎo)體基底上的銅互連線；位于所述銅互連線上的連接層，所述連接層含碳、硼和鋁；以及位于所述連接層上的低K介質(zhì)層。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述連接層的厚度為10埃～1000埃。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述連接層為碳硼化鋁層。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述連接層還含氫。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述低K介質(zhì)層為NDC層。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述NDC層的厚度為10埃～1000埃。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，還包括位于所述半導(dǎo)體基底上的絕緣層，所述銅互連線位于所述絕緣層中。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述絕緣層為氮化硅層或者二氧化硅層。

可選的，在所述的金屬互連結(jié)構(gòu)中，所述半導(dǎo)體基底中形成有MOS晶體管。

在本實(shí)用新型提供的金屬互連結(jié)構(gòu)中，通過連接層連接銅互連線和低K介質(zhì)層，利用含碳、硼和鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連線和低K介質(zhì)層都能很好粘合的性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從而提高了生產(chǎn)良率、降低了制造成本。

附圖說明

圖1～圖6是本實(shí)用新型的金屬互連結(jié)構(gòu)的形成過程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型提出的金屬互連結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

本申請的核心思想在于，通過連接層連接銅互連線和低K介質(zhì)層，利用含碳、硼和鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連線和低K介質(zhì)層都能很好粘合的性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從而提高了生產(chǎn)良率、降低了制造成本。

具體的，請參考圖6，在本申請實(shí)施例中，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體基底10；位于所述半導(dǎo)體基底10上的銅互連線13；位于所述銅互連線13上的連接層14，所述連接層14含碳、硼和鋁；以及位于所述連接層14上的低K介質(zhì)層15。