[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611184320.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106601667B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林宏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L23/52
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

1.一種具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)，包括：

一襯底；

位于襯底表面的由填充有填充金屬的金屬互連線構(gòu)成的金屬互連層；

金屬互連層的金屬互連線側(cè)壁和填充金屬之間具有金屬阻擋層；

金屬互連線之間具有空氣隙；以及，

在所述金屬阻擋層上、所述金屬互連層上和暴露的所述襯底表面形成有隔離介質(zhì)；其特征在于，

所述金屬阻擋層高出填充金屬頂部的部分為傾斜的變形金屬阻擋層，變形金屬阻擋層向空氣隙中心方向傾斜，從而將空氣隙上方的開(kāi)口縮小，所述變形金屬阻擋層為經(jīng)過(guò)轟擊變形的金屬阻擋層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連線側(cè)壁與所述空氣隙之間也具有隔離介質(zhì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬互連線側(cè)壁與所述空氣隙之間的隔離介質(zhì)的厚度為1～2nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述變形金屬阻擋層向所述空氣隙中心方向傾斜的角度為30～70°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述變形金屬阻擋層的高度為相鄰的金屬互連線的間距的1/4-2/3。

6.一種具有空氣隙的金屬互連層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

步驟01：提供一襯底，并且，在襯底表面制備出由填充有填充金屬的金屬互連線構(gòu)成的金屬互連層；其中，金屬互連層的金屬互連線側(cè)壁和填充金屬之間具有金屬阻擋層；金屬互連線之間具有第一隔離介質(zhì)；

步驟02：對(duì)襯底表面進(jìn)行氧化處理，使填充金屬表面氧化；

步驟03：刻蝕所述第一隔離介質(zhì)，其中，保留位于所述金屬阻擋層側(cè)壁的第一隔離介質(zhì)以及位于無(wú)金屬互連線區(qū)域的第一隔離介質(zhì)，去除其余第一隔離介質(zhì)，在金屬互連線區(qū)域形成凹槽；

步驟04：去除填充金屬表面氧化的部分，使得金屬互連線側(cè)壁的金屬阻擋層頂部高出所述金屬互連線內(nèi)的填充金屬頂部；所述金屬互連線側(cè)壁的金屬阻擋層頂部高出所述金屬互連線內(nèi)的填充金屬頂部的那部分作為變形金屬阻擋層；

步驟05：轟擊所述變形金屬阻擋層，使所述凹槽側(cè)壁的上方的所述變形金屬阻擋層向所述凹槽的中心方向傾斜；

步驟06：在完成步驟05的襯底上沉積第二隔離介質(zhì)，所述隔離介質(zhì)覆蓋于金屬互連層表面、暴露的介質(zhì)表面和變形金屬阻擋層表面，從而在金屬互連層中形成空氣隙。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟02中，采用O₂等離子體對(duì)襯底表面進(jìn)行氧化處理；并且，所述填充金屬表面氧化的部分的厚度為相鄰的所述金屬互連線的間距的1/4-2/3。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟03中，保留的所述金屬阻擋層側(cè)壁的第一隔離介質(zhì)的寬度為1～2nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟04中，采用稀釋的非氧化性酸作為刻蝕劑來(lái)去除填充金屬表面氧化的部分。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟05中，采用惰性氣體對(duì)所述變形金屬阻擋層進(jìn)行物理轟擊；所述物理轟擊的工藝參數(shù)包括：采用惰性氣體的流量為400～800sccm，采用的交流源為13～14MHz，采用的交流功率為800～1200W，采用的工藝壓強(qiáng)為80～150mTorr；以及，步驟05中，控制所述變形金屬阻擋層向所述凹槽中心方向傾斜的角度為30～70°。