[發明專利]通孔

在審

• 申請號: 202110285711.8
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113421851A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 盧孟珮;郭子駿;楊士億;李明翰
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 聶慧荃;閆華

本公開實施例提供一種通孔。通孔包括中間部分，位于內連線層介電層中的通孔開口中；頂部，包含頂端延伸高于通孔開口并橫向延伸出通孔開口的上側邊緣；以及底部，包含底端延伸低于通孔開口并橫向延伸出通孔開口的下側邊緣。通孔的組成可為耐火材料。

技術領域

本發明實施例涉及半導體裝置，尤其涉及含有耐火材料所制造的通孔的金屬內連線結構。

背景技術

銅為形成半導體裝置中的內連線結構如金屬線路與通孔的常見材料。然而銅在一般的半導體工藝溫度時傾向擴散。如此一來，熱循環時的銅內連線結構可能形成孔洞。

此外，內連線結構中的接面位置(比如通孔接觸金屬線路結構如字元線、位元線或源極線以形成角落處)，傾向集中物理應力。高溫與應力集中會造成孔洞形成的接面熱點。孔洞會造成電性開路于銅內連線結構中。這些缺陷會負面影響高級半導體裝置中的芯片良率。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種通孔，以解決上述至少一個問題。

本發明實施例包含通孔，其包括中間部分，位于第二內連線層介電層中的通孔開口中；頂部，包含頂端延伸高于該通孔開口并橫向延伸出通孔開口的上側邊緣；以及底部，包含底端延伸低于通孔開口并橫向延伸出第一內連線層介電層中的通孔開口的下側邊緣。通孔可包括耐火材料。

其他實施例關于內連線如內連線結構的制造方法，包括形成第一溝槽于第一內連線層介電層中；以及將第一銅填充層填入第一溝槽。方法還包括蝕刻第一銅填充層以形成空洞。方法還包括沉積耐火金屬填入空洞以形成具有底端的通孔的底部。方法還包括沉積蓋層于通孔的底部與第一銅填充層上。方法還包括沉積第二內連線層介電層于蓋層與第一內連線層介電層上。方法還包括蝕刻第二內連線層介電層以形成第二溝槽與通孔開口于第二內連線層介電層中，且通孔開口自第二溝槽延伸至蓋層。方法包括沉積耐火材料，使耐火材料填入第二內連線層介電層中的通孔開口，并形成具有頂端的通孔的頂部于第二溝槽中，且通孔的頂部延伸高于通孔開口并橫向延伸出通孔開口的上側邊緣。方法還包括將第二銅填充層填入第二溝槽。

其他實施例關于內連線如內連線結構的制造方法，包括形成第一溝槽于第一內連線層介電層中；將第一銅填充層填入第一溝槽；沉積第二內連線層介電層于第一銅填充層與第一內連線層介電層上；以及蝕刻第二內連線層介電層以形成第二溝槽。方法亦包括蝕刻第二內連線層介電層以形成通孔開口于第二內連線層介電層中，通孔開口延伸穿過第二內連線層介電層并露出第一溝槽中的第一銅填充層的上表面；以及蝕刻第一溝槽中的第一銅填充層以形成空洞于第一溝槽中的第一銅填充層中，且空洞包括底切于第二內連線層介電層之下。方法亦包括沉積耐火材料于空洞中，使耐火材料填入第一溝槽中的第一銅填充層中含有底切的空洞，以形成具有底端的通孔的底部；使耐火材料填入第二內連線層介電層中的通孔開口；并使耐火材料形成具有頂端的頂部于第二溝槽中，且頂部延伸高于通孔開口并橫向延伸出通孔開口的上側邊緣。方法亦包括將第二銅填充層填入第二溝槽。

附圖說明

圖1為本發明一實施例中，形成上層金屬內連線結構之后的集成電路的垂直剖視圖。

圖2A為本發明多種實施例中，含有通孔的簡化內連線結構的透視圖。

圖2B為圖2A的簡化內連線結構的俯視圖，亦顯示不同的阻擋層與銅粘著層。

圖3為本發明多種實施例制作內連線的方法中，蝕刻開口于第一內連線層介電層(如層間介電層)中以形成金屬線路所用的開口的步驟的垂直剖視圖。

圖4為本發明多種實施例制作內連線的方法中，將擴散阻擋層、金屬粘著層、第一銅填充層與蓋層填入第一內連線層介電層中的開口的步驟的垂直剖視圖。

圖5為本發明多種實施例制作內連線的方法中，沉積第二內連線層介電層與形成通孔開口的步驟的垂直剖視圖。