[發明專利]互連結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201610620762.0
• 申請日: 2016-08-01
• 公開（公告）號: CN107680932B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/52
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉倜

本發明公開了一種互連結構及其制造方法，涉及半導體技術領域。其中，所述方法包括：提供襯底結構，所述襯底結構包括：襯底；在所述襯底上的第一電介質層；和在所述襯底上貫穿所述第一電介質層的金屬互連線；去除金屬互連線兩側的第一電介質層以形成凹陷；在金屬互連線暴露的表面上形成石墨烯層；沉積第二電介質層以填充所述凹陷并覆蓋所述石墨烯層。本發明能夠阻擋金屬互連線中的金屬向電介質層擴散。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種互連結構及其制造方法。

背景技術

隨著半導體器件尺寸的減小，互連結構的尺寸也逐漸減小，互連結構尺寸的減小有可能會引起信號的傳輸受到限制。利用銅和低k(介電常數)電介質材料制造的互連結構可以降低對信號傳輸的限制。但是，銅向電介質材料的擴散將影響電介質材料的有效k值，并且這種影響隨著擴散程度的增加而變得越來越大，甚至有可能造成電介質材料導電，從而影響器件的可靠性。

另外，在平坦化工藝后，暴露的銅很容易被空氣氧化，這使得工藝的等待時間(Q-time)比較短，不利于制造工藝的實施。

發明內容

本公開的一個的目的在于提出一種新穎的互連結構的制造方法，能夠阻擋金屬互連線中的金屬向電介質層擴散。

本公開的另一個的目的在于提出一種新穎的互連結構。

根據本公開的一個實施例，提供了一種互連結構的制造方法，包括：提供襯底結構，所述襯底結構包括：襯底；在所述襯底上的第一電介質層；和在所述襯底上貫穿所述第一電介質層的金屬互連線；去除金屬互連線兩側的第一電介質層以形成凹陷；在金屬互連線暴露的表面上形成石墨烯層；沉積第二電介質層以填充所述凹陷并覆蓋所述石墨烯層。

在一個實施例中，所述襯底結構還包括：在所述襯底和所述第一電介質層之間的第一阻擋層；所述金屬互連線貫穿所述第一電介質層和所述第一阻擋層。

在一個實施例中，所述在金屬互連線暴露的表面上形成石墨烯層的步驟包括：在金屬互連線暴露的表面上形成石墨烯層，并在暴露的第一阻擋層上形成非晶碳層。

在一個實施例中，所述襯底結構還包括：在所述金屬互連線的底面和側面上的第二阻擋層。

在一個實施例中，所述去除金屬互連線兩側的第一電介質層以形成凹陷的步驟包括：去除金屬互連線兩側的第一電介質層，以暴露金屬互連線的側面上的第二阻擋層的一部分；去除暴露的第二阻擋層以形成所述凹陷。

在一個實施例中，所述提供襯底結構的步驟包括：提供襯底；在所述襯底上形成第一阻擋層；在所述第一阻擋層上形成第一電介質層；在所述第一電介質層上形成圖案化的硬掩模；以所述圖案化的硬掩模為掩模依次刻蝕所述第一電介質層和所述第一阻擋層，以形成到所述襯底的通孔；在所述通孔的側壁上形成第二阻擋層；沉積金屬以在所述通孔中填充金屬；執行平坦化工藝并去除所述圖案化的硬掩模，以暴露剩余的第一電介質層，從而形成所述襯底結構。

在一個實施例中，所述通孔是大馬士革結構的通孔；所述以所述圖案化的第一硬掩模為掩模依次刻蝕所述第一電介質層和所述第一阻擋層，以形成到所述襯底的通孔包括：以所述圖案化的第一硬掩模為掩模刻蝕所述第一電介質層，以形成第一開口和第二開口；在所述第一開口上形成圖案化的第二硬掩模；以所述圖案化的第一硬掩模和第二硬掩模為掩模繼續刻蝕所述第一電介質層，以形成第三開口；去除所述圖案化的第二硬掩模；以所述圖案化的第一硬掩模對剩余的第一電介質層和所述第一阻擋層進行刻蝕，從而形成到襯底的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔包括第一開口和第三開口，所述第二通孔由所述第二開口形成而來。

在一個實施例中，所述石墨烯層包括氟化石墨烯層。