[發明專利]互連結構及互連結構的制造方法

有效

• 申請號: 201710374681.1
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN108933100B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 鄧浩
• 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;H01L23/498
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供一種互連結構及其制造方法，在金屬互連結構表面上的非金屬化合物層和未摻雜的第二金屬化合物層之間增加一摻雜的第一金屬化合物層，例如摻硅的氮化鋁層，以此增強非金屬化合物層和未摻雜的金屬化合物層之間粘附力，進而阻擋互連結構中的金屬擴散現象，避免在形成所述各個層的過程中出現位于所述金屬互連結構層頂部的小丘狀凸起，獲得較低的線電阻和良好的電遷移性能，提高互連結構的可靠性，進而提高整個集成電路可靠性。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，尤其涉及一種互連結構及互連結構的制造方法。

背景技術

集成電路(IC)芯片的制造制程可以大致分為兩個主要部分：前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)。FEOL主要用于在半導體襯底上形成各種類型的器件，例如晶體管、電容器、電阻器等。BEOL主要用于在半導體襯底之上的一個或多個絕緣介電層內形成一個或多個金屬互連層，以將FEOL制造的單獨的器件相互電連接以及最終電連接至IC芯片的外部引腳，以使IC芯片具有完整的電子功能。銅(Cu)憑借其優異的導電性，成為目前BEOL金屬互連集成技術中常用材料。

在目前的BEOL銅互連工藝中，作為互連金屬的銅容易與工藝氣體中的氮反應而產生氮化銅(CuNx)，進而形成小丘狀凸起(hillock)，如果小丘狀凸起和它鄰近的金屬互連接觸，就會導致互連線短路，進而造成整個集成電路(IC)芯片失效。

因此需要一種互連結構及互連結構的制造方法，能夠解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于一種互連結構及互連結構的制造方法，能夠避免小丘狀凸起的形成，進而提高互連結構的可靠性。

為了實現上述目的，本發明提供一種互連結構的制造方法，包括以下步驟：

提供表面上具有金屬互連結構和介質層的半導體襯底，所述金屬互連結構位于所述介質層的開口中，且所述金屬互連結構的上表面不低于所述介質層的上表面；

在所述金屬互連結構和所述介質層的表面上形成非金屬化合物層；

在所述非金屬化合物層表面上形成摻雜的第一金屬化合物層；

在所述摻雜的第一金屬化合物層表面上形成未摻雜的第二金屬化合物層。

可選的，所述金屬互連結構包括覆蓋所述開口內壁的擴散阻擋層和覆蓋在所述擴散阻擋層表面上的銅金屬層。

可選的所述擴散阻擋層為單層結構或者多層疊層結構，所述擴散阻擋層的材料包括鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、氮化鈦硅、氮化鉭硅、釕、氮化釕、鎢、碳化鎢和氮化鎢中的至少一種。

可選的，所述介質層為單層結構或者多層疊層結構，當所述介質層為多層疊層結構時，所述介質層包括依次形成在所述半導體襯底表面上的刻蝕停止層和電介質層；當所述介質層為單層結構時，所述介質層為形成在所述半導體襯底表面上的電介質層。

可選的，所述非金屬化合物層為單層結構或者多層疊層結構，所述非金屬化合物層的材料包括碳氮化硅、氮化硅、碳化硅、碳硼化硅、硅硼碳氧、硅硼碳氮、碳氮化鍺、氮化鍺、碳化鍺、碳硼化鍺、鍺硼碳氧和鍺硼碳氮中的至少一種。

可選的，所述非金屬化合物層的形成工藝選自原子層沉積、化學氣相沉積和分子束外延中的至少一種。

可選的，當所述非金屬化合物層的形成工藝選用原子層沉積時，通過原子層沉積形成所述非金屬化合物層的過程包括：

S21，通入含硅和鍺中的至少一種元素的第一前驅體，對所述金屬互連結構和所述介質層的表面進行浸潤和清洗處理，以形成非金屬元素的界面層；

S22，通入含碳、硼和氮中的至少一種元素的第二前驅體，對所述非金屬元素的界面層進行浸潤和清洗處理，以形成非金屬化合物層；