[發明專利]一種金屬互連結構的制備方法

有效

• 申請號: 201710329424.6
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107154380B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 鮑宇
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種金屬互連結構的制備方法，其中，包括：制備一基底，并于基底的上表面形成一凹槽或通孔；制備一阻擋層覆蓋基底的上表面以及凹槽的側壁和底部，或制備一阻擋層覆蓋基底的上表面以及通孔的側壁；制備一金屬種子層覆蓋阻擋層暴露出的表面；以金屬種子層為生長基礎電鍍形成一第一金屬層覆蓋阻擋層的表面；于第一金屬層的上表面覆蓋一第二金屬層；于第二金屬層的上表面覆蓋一應力層形成復合薄膜；對復合薄膜進行熱退火工藝；去除阻擋層，在凹槽中形成金屬互連結構；上述技術方案的有益效果是：形成的金屬互連結構中不會出現因應力變化產生的空隙，從而提高了金屬互連結構的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種金屬互連結構的制備方法。

背景技術

金屬互連技術指的是在集成電路片上淀積金屬薄膜，并通過光刻技術形成布線，把互相隔離的元件按一定要求互連成所需電路的工藝。

對用于集成電路互連的金屬材料的要求是：電阻率低，能與元件的電極形成良好的低歐姆接觸；與二氧化硅層的粘附性要好；便于淀積和光刻加工形成布線等。

在金屬互連中引入合金元素可以明顯提升電導率。其中向互連金屬中進行金屬元素注入往往需要更高溫度或更長時間的退火來實現，這會在銅中產生空隙，產生空隙的原因是退火和冷卻過程中金屬層內部的壓力變化較大。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種金屬互連結構的制備方法，其中，包括：

步驟S1，提供一復合結構，于所述復合結構的上表面制備一基底，并于所述基底的上表面形成一凹槽或通孔；

步驟S2，制備一阻擋層覆蓋所述基底的上表面以及所述凹槽的側壁和底部，或制備一阻擋層覆蓋所述基底的上表面以及所述通孔的側壁；

步驟S3，制備一金屬種子層覆蓋所述阻擋層暴露出的表面；

步驟S4，以所述金屬種子層為生長基礎電鍍形成一第一金屬層覆蓋所述阻擋層的表面；

步驟S5，于所述第一金屬層的上表面覆蓋一第二金屬層；

步驟S6，于所述第二金屬層的上表面覆蓋一應力層形成復合薄膜；

步驟S7，對所述復合薄膜進行熱退火工藝；

步驟S8，依次去除所述應力層、所述第二金屬層、所述第一金屬層的上部以及形成于所述基底的上表面的所述阻擋層，使得剩余的所述第一金屬層與所述基底暴露出的上表面齊平，以在所述凹槽中形成金屬互連結構。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述第一金屬層為銅金屬層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述第二金屬層為合金層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述合金層為錳銅合金層，或鋁銅合金層，或銀銅合金層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述第二金屬層的厚度大于或等于50埃。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述第二金屬層為純金屬層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述應力層為氮化鉈層或氮化鈦層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述應力層為鉈和氮化鉈的復合層，或鈦和氮化鈦的復合層。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述熱退火工藝的退火溫度為100～250℃，退火時間為10～120min。

上述的金屬互連結構的制備方法，其中，所述應力層的去除方式為濕法刻蝕或化學機械研磨。

有益效果：本發明形成的金屬互連結構中不會出現因應力變化產生的空隙，從而提高了金屬互連結構的性能。