[發明專利]半導體互連結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201811132389.X
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN110957265A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/528
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種半導體互連結構的制備方法，其特征在于，所述半導體互連結構的制備方法包括如下步驟：

1)提供一基底，所述基底的上表面形成有介電層，于所述介電層內形成接觸孔；

2)對所述接觸孔的頂部開口進行形貌調整，使所述接觸孔的側壁包括位于下部的豎直側壁及位于上部的傾斜側壁，所述豎直側壁經由所述傾斜側壁與所述介電層的上表面相連接，所述傾斜側壁與所述豎直側壁及所述介電層的上表面均斜交，所述接觸孔上部的橫向開口尺寸大于所述接觸孔下部的橫向尺寸；

3)于所述接觸孔的底部、所述豎直側壁、所述傾斜側壁及所述介電層的上表面形成種子層；

4)以至少包括多階段電流密度漸增的電鍍方式于所述接觸孔內形成在所述種子層上的金屬層；及

5)將步驟4)所得結構進行退火處理，使得所述金屬層發生回流，所述金屬層以無孔洞填充方式填實所述接觸孔。

2.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟1)中形成的所述接觸孔的深寬比大于5。

3.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟1)中形成的所述接觸孔的的側壁與所述介電層的上表面垂直。

4.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟2)中，使用氟化氫銨及氟化銨與水或雙氧水的混合液對所述接觸孔頂部進行濕法刻蝕以形成所述傾斜側壁。

5.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟2)中，使用氬氣對所述接觸孔的頂部進行刻蝕以形成所述傾斜側壁。

6.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟2)之后與步驟3)之前還包括如下步驟：

于所述介電層的上表面、所述接觸孔的底部及側壁形成阻擋層。

7.根據權利要求6所述半導體互連結構的制備方法，其特征在于，采用原子層沉積工藝于所述介電層的上表面、所述接觸孔的底部及側壁沉積鉭作為所述阻擋層，所述阻擋層的厚度介于40埃～60埃之間；所述種子層的材料與所述金屬層的材料相同，且所述種子層的厚度介于100埃～200埃之間。

8.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟4)中，采用電鍍工藝自所述接觸孔底部至上逐步沉積金屬銅作為所述金屬層；電鍍過程中的電流密度介于1.5安～60安之間，電鍍形成的所述金屬層的厚度介于9000埃～11000埃之間。

9.根據權利要求8所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟4)包括如下步驟：

4-1)于第一電流密度條件下于所述接觸孔內形成第一電鍍層；

4-2)于第二電流密度條件下于所述第一電鍍層的上表面形成第二電鍍層；及

4-3)于第三電流密度條件下于所述第二電鍍層的上表面及所述介電層上形成第三電鍍層；其中，

所述第二電流密度大于所述第一電流密度且小于所述第三電流密度。

10.根據權利要求9所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，所述第一電流密度介于1.5安～3安之間，所述第一電鍍層的厚度介于900埃～1100埃之間；所述第二電流密度介于5安～15安之間，所述第二電鍍層的厚度介于2500埃～3500埃之間；所述第三電流密度介于35安～45安之間，所述第三電鍍層的厚度介于5500埃～6500埃之間。

11.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟4)中，于所述接觸孔內及所述介電層上形成所述金屬層。

12.根據權利要求1所述的半導體互連結構的制備方法，其特征在于，步驟4)中形成于所述接觸孔內的所述金屬層中形成有孔洞。