[發明專利]金屬阻擋層的制作方法、金屬互連結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201811066835.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109273402B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 馬亞輝;吳明;熊建鋒;吳孝哲;吳龍江;林宗賢
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京市一法律師事務所 11654
• 代理人: 劉榮娟

本發明技術方案公開了一種金屬阻擋層的制作方法，采用原子層沉積工藝制備所述金屬阻擋層，分別在原子層沉積室內設置半導體襯底；并分別使含N的第一氣相前驅體，含Ti的第二氣相前驅體，含N的第三氣相前驅體，含Zr的第四氣相前驅體流向原子層沉積室內的半導體襯底，并在每次通入所述第一氣相前驅體，第二氣相前驅體，第三氣相前驅體，第四氣相前驅體后采用惰性氣體吹掃所述原子層沉積室，以去除反應的剩余氣體和反應副產物。所述方法提高了金屬阻擋層的厚度均勻性。此外，本發明技術方案還提供一種金屬互連結構及其制作方法，采用上述工藝制備金屬互連結構的金屬阻擋層。

技術領域

本發明屬于半導體制造工藝技術領域，具體涉及一種金屬阻擋層的制作方法、金屬互連結構及其制作方法。

背景技術

制作半導體集成電路時，通常需要制作金屬互連結構，用于電連接半導體器件。所述的金屬互連結構通常制作于絕緣材料層中，這就需要對上述絕緣材料層制造溝槽(trench)或者連接孔，然后在所述溝槽或者連接孔內沉積金屬，沉積的金屬即為金屬互連線，一般選用銅作為金屬互連線材料。

選用金屬銅作為金屬互連線材料時，通常會在所述金屬互連材料與絕緣材料層之間沉積金屬阻擋層，以防止金屬銅材料擴散進入絕緣材料層。所述的金屬阻擋層材料可選擇金屬鉭(Ta)或者金屬Ta與氮化鉭(TaN)的復合結構。現有技術中，金屬阻擋層的沉積可通過金屬濺射的方式得到，然而這種方法容易在溝槽或者連接孔的開口處形成由于過沉積而產生的凸出(overhang)，使得溝槽或者連接孔的底部和側壁覆蓋率降低，造成金屬阻擋層厚度均勻性變差。尤其隨著溝槽或者連接孔的深寬比逐漸加大，上述缺陷也愈加明顯，金屬阻擋層在溝槽或者連接孔底部和側壁的分布的均勻性更差，導致其不能很好的起到阻擋金屬銅擴散的作用。

發明內容

本發明技術方案要解決的技術問題是現有的金屬阻擋層的制作方法容易在溝槽或者連接孔的開口形成過沉積，從而導致金屬阻擋層在溝槽或者連接空的底部和側壁覆蓋率降低，造成金屬阻擋層厚度均勻性變差的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明技術方案提供一種金屬阻擋層的制作方法，包括：

步驟1，在原子層沉積室內設置半導體襯底；

步驟2，使含N的第一氣相前驅體流向位于原子層沉積室內的半導體襯底，以在所述半導體襯底上形成第一單層；

步驟3，采用惰性氣體吹掃所述半導體襯底，去除沒有形成第一單層的第一氣相前驅體；

步驟4，使含Ti的第二氣相前驅體流向原子層沉積室，與第一單層發生吸附反應，形成第一中間體；

步驟5，采用惰性氣體吹掃所述原子層沉積室，去除沒有形成第一中間體的第二氣相前驅體以及形成第一中間體過程中生成的副產物；

步驟6，使含N的第三氣相前驅體流向原子層沉積室，與第一中間體發生吸附反應，形成第二中間體；

步驟7，采用惰性氣體吹掃所述原子層沉積室，去除沒有形成第二中間體的第三氣相前驅體；

步驟8，使含Zr的第四氣相前驅體流向原子層沉積室，與第二中間體發生吸附反應，形成金屬阻擋層；

步驟9，采用惰性氣體吹掃所述原子層沉積室，去除沒有形成金屬阻擋層的第四氣相前驅體以及形成金屬阻擋層過程中生成的副產物。

可選的，所述金屬阻擋層的制作方法還包括：繼續執行一次或者一次以上步驟2～步驟9，至所述金屬阻擋層達到設定厚度。

可選的，所述第一氣相前驅體與第三氣相前驅體相同。