專利名稱：互連結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路發(fā)展，集成電路內(nèi)部的電路密度越來越 大，所包含的元件數(shù)量也越來越多，這種發(fā)展使得晶圓表面無法提供足夠的面積來制作所 需的互連線。為了滿足元件縮小后的互連線需求，兩層及兩層以上的多層金屬互連線的設(shè)計(jì)成 為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所通常采用的一種方法。目前，不同金屬層或者金屬層與襯墊層 的導(dǎo)通，是通過金屬層與金屬層之間或者金屬層與襯墊層之間的介質(zhì)層形成一開口，在開 口內(nèi)填入導(dǎo)電材料，形成接觸孔結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。在申請?zhí)枮?00610030809. 4的中國專利文 件中能夠發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)于現(xiàn)有的溝槽的形成方案。下面結(jié)合附圖簡單的介紹互連結(jié)構(gòu)的形成過程。圖1至圖5為現(xiàn)有技術(shù)中互連結(jié) 構(gòu)的形成過程的示意圖。如圖1所示，提供襯底100 ；在所述襯底100表面形成金屬層110 ；在金屬層110 上沉積一定厚度的第一介質(zhì)層120，并利用光刻、刻蝕技術(shù)去除對應(yīng)接觸孔處的第一介質(zhì)層 120直至露出金屬層110表面，以形成接觸孔開口 121。如圖2所示，利用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition, PVD)方法在具有 接觸孔開口 121的第一介質(zhì)層120表面沉積阻擋層122。如圖3所示，利用電鍍工藝在阻擋層122表面沉積用于填充接觸孔開口 121的金 屬層123。如圖4所示，采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝去除部分金屬層123、阻擋層122直至暴露出 第一介質(zhì)層120。如圖5所示，在第一介質(zhì)層120表面形成覆蓋金屬層123的第二介質(zhì)層124。但是現(xiàn)有工藝形成的互連結(jié)構(gòu)第二介質(zhì)層IM與金屬層123和第一介質(zhì)層120的 粘附性比較差，第二介質(zhì)層1 與金屬層123和第一介質(zhì)層120通常會形成有空洞或者縫 隙，金屬層123中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴(kuò)散至第二介質(zhì)層IM或者第一介 質(zhì)層120內(nèi)的其他器件中，導(dǎo)致器件電學(xué)性能低下甚至整個(gè)器件失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是避免金屬層中的金屬原子沿介質(zhì)層間的空洞或者縫隙 擴(kuò)散至介質(zhì)層內(nèi)的器件中。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供襯底；所述 襯底表面形成有第一金屬層；所述第一金屬層表面形成有第一介質(zhì)層；所述第一介質(zhì)層內(nèi) 形成有暴露出第一金屬層的接觸孔；所述接觸孔表面和底部、所述第一介質(zhì)層表面形成有 阻擋層；在所述阻擋層表面形成銅籽層；在所述銅籽層表面形成填充所述接觸孔的第二金屬層；去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層，且去除接觸孔內(nèi)的部分 第二金屬層和銅籽層；在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的第二金屬層表面形成保護(hù) 層；去除部分保護(hù)層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成覆 蓋保護(hù)層的第二介質(zhì)層?？蛇x的，且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。可選的，在去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層，且去除接 觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝后，銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比 接觸孔的深度小20埃至500埃。可選的，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦?？蛇x的，所述保護(hù)層的形成工藝為物理氣相沉積工藝。可選的，所述形成保護(hù)層的具體工藝參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦，沉 積氣體可以為氬氣或者為氮?dú)猓练e氣體流量為每分鐘4標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘30標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米。可選的，所述去除部分保護(hù)層和阻擋層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括襯底；位于襯底表面的第一金屬層；位于第 一金屬層表面的第一介質(zhì)層；位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔；位于接觸 孔側(cè)壁以及底部的阻擋層；位于阻擋層表面的銅籽層；位于銅籽層表面并部分填充接觸孔 的第二金屬層；位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護(hù)層；位于第一介質(zhì)層表面且 覆蓋所述保護(hù)層的第二介質(zhì)層?？蛇x的，所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至 500 埃?？蛇x的，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦?？蛇x的，所述保護(hù)層厚度為20埃至500埃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明提供 的互連結(jié)構(gòu)形成方法形成的互連結(jié)構(gòu)的第一金屬層表面有一層厚度為20埃至500埃保護(hù) 層保護(hù)，從而避免了第一金屬層中的原子沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴(kuò)散，且所述保 護(hù)層與阻擋層粘附性好，提高形成的互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖5為現(xiàn)有技術(shù)中互連結(jié)構(gòu)的形成過程的示意圖；圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的一實(shí)施例的流程示意圖；圖7至圖17為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的一實(shí)施例的過程示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有工藝形成的互連結(jié)構(gòu)中第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層的粘附性比較差，第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層通常會形成有空洞或者縫隙，金屬層 中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴(kuò)散至第二介質(zhì)層或者第一介質(zhì)層內(nèi)的其他器件 中，導(dǎo)致器件電學(xué)性能低下甚至整個(gè)器件失效。為此，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，提出一種優(yōu)化的互連結(jié)構(gòu)形成方法，包括 如下步驟提供襯底；所述襯底表面形成有第一金屬層；所述第一金屬層表面形成有第一介 質(zhì)層；所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出第一金屬層的接觸孔；所述接觸孔表面和底部、所 述第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層；在所述阻擋層表面形成銅籽層；在所述銅籽層表面形成 填充所述接觸孔的第二金屬層；去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋 層，且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和銅籽層；在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的 第二金屬層表面形成保護(hù)層；去除部分保護(hù)層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層；在所 述第一介質(zhì)層表面形成覆蓋保護(hù)層的第二介質(zhì)層?？蛇x的，且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。可選的，在去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層，且去除接 觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝后，銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比 接觸孔的深度小20埃至500埃?？蛇x的，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。可選的，所述保護(hù)層的形成工藝為物理氣相沉積工藝?？蛇x的，所述形成保護(hù)層的具體工藝參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦，沉 積氣體可以為氬氣或者為氮?dú)猓练e氣體流量為每分鐘4標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘30標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米。可選的，所述去除部分保護(hù)層和阻擋層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括襯底；位于襯底表面的第一金屬層；位于第 一金屬層表面的第一介質(zhì)層；位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔；位于接觸 孔側(cè)壁以及底部的阻擋層；位于阻擋層表面的銅籽層；位于銅籽層表面并部分填充接觸孔 的第二金屬層；位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護(hù)層；位于第一介質(zhì)層表面且 覆蓋所述保護(hù)層的第二介質(zhì)層?？蛇x的，所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至 500 埃?？蛇x的，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦?？蛇x的，所述保護(hù)層厚度為20埃至500埃。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖6是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的一實(shí)施例的流程示意圖，圖7至圖16為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的一實(shí)施例的過程示意圖。下面結(jié)合圖6至圖16對本發(fā)明 的互連結(jié)構(gòu)形成方法進(jìn)行說明。步驟S101，提供襯底；所述襯底表面形成有金屬層；所述金屬層表面形成有第一 介質(zhì)層；所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出金屬層的接觸孔；所述接觸孔表面和底部、所述 第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層。參考圖7，提供襯底200。所述襯底200可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分級 基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的 一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。參考圖8，在所述襯底200表面形成第一金屬層210。所述第一金屬層210用于導(dǎo)通形成在襯底內(nèi)或者襯底表面的單元，例如柵極、源 極或者漏極，所述第一金屬層210材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者 幾種，所述第一金屬層210厚度為2000埃至3000埃。需要特別指出的是，由于金屬銅具有高熔點(diǎn)、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力， 所述第一金屬層210材料較優(yōu)選用銅，但是需要特別說明的是，選用其他導(dǎo)電物質(zhì)形成的 第一金屬層210在工藝節(jié)點(diǎn)高于130納米技術(shù)中仍然可以工作，只是傳輸延遲比較大，在此 特地說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述第一金屬層210的形成工藝可以選用公知的物理氣相沉積工藝或者電鍍工 藝，需特別指出的是，上述金屬層210的形成工藝需根據(jù)金屬層210選用的材料不同而采用 不同的工藝，調(diào)整不同的工藝參數(shù)。參考圖9，在所述第一金屬層210表面形成第一介質(zhì)層220。所述第一介質(zhì)層220的厚度為20納米至5000納米，所述第一介質(zhì)層220用于隔 離形成在第一介質(zhì)層220內(nèi)的金屬層和半導(dǎo)體單元。具體所述第一介質(zhì)層220可以是金屬 前介質(zhì)層(Pre-Metal Dielectric，PMD)，也可以是層間介質(zhì)層(Inter-Metal Dielectric, ILD)，需要特別指出的是，所述第一介質(zhì)層220還可以是單一覆層也可以是多層堆疊結(jié)構(gòu)。金屬前介質(zhì)層是沉積在具有MOS器件的襯底上，利用沉積工藝形成，在金屬前介 質(zhì)層中會在后續(xù)工藝形成溝槽，用金屬填充溝槽形成連接孔，所述連接孔用于連接MOS器 件的電極和上層互連層中的金屬導(dǎo)線。層間介質(zhì)層是后道工藝在金屬互連層之間的介電層，層間介質(zhì)層中會在后續(xù)工藝 中形成溝槽，用金屬填充溝槽形成連接孔，所述連接孔用于連接相鄰金屬互連層中的導(dǎo)線。所述第一介質(zhì)層220的材料通常選自SW2或者摻雜的SiO2,例如USG(Und0ped Silicon Glass，沒有摻雜的硅玻璃)、BPSG (BorophosphosilicateGlass，摻雜硼磷的硅玻 璃)、BSG (Borosilicate Glass，摻雜硼的硅玻璃)、PSG (Phosphosilitcate Glass，摻雜磷 的硅玻璃)等。所述第一介質(zhì)層220在130納米及以下的工藝節(jié)點(diǎn)一般選用低介電常數(shù)的介 電材料，所述第一介質(zhì)層220的材料具體選自氟硅玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅(Black Diamond)以及氮摻雜的碳化硅(BLOK)。所述第一介質(zhì)層220的形成工藝可以是任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)，例如原子沉積 (ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)等等，在這里不做贅述。參考圖10，在所述第一介質(zhì)層220內(nèi)形成暴露出第一金屬層210的接觸孔221。所述形成接觸孔221的工藝可以是現(xiàn)有的圖形化工藝和刻蝕工藝。具體步驟包括在所述第一介質(zhì)層220表面形成與接觸孔221對應(yīng)的光刻膠圖形， 以所述光刻膠圖形為掩膜，刻蝕所述第一介質(zhì)層220直至暴露出第一金屬層210，形成接觸 孔 221。所述形成光刻膠圖形工藝具體為在所述第一介質(zhì)層220表面旋涂光刻膠，接著 通過曝光將掩膜版上的與接觸孔相對應(yīng)的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后利用顯影液將相應(yīng)部 位的光刻膠去除，以形成光刻膠圖形。所述刻蝕工藝可以是任何常規(guī)刻蝕工藝，例如化學(xué)刻蝕或者等離子體刻蝕工藝。 在本實(shí)施例中，采用等離子體刻蝕工藝，采用CF4、CHF3> CH2F2, CH3F, C4F8或者C5F8中的一種 或者幾種作為反應(yīng)氣體刻蝕所述第一介質(zhì)層220。在本實(shí)施例中，以等離子體刻蝕工藝為例，做示范性說明，具體的刻蝕工藝參數(shù)可 以為選用等離子體型刻蝕設(shè)備，刻蝕設(shè)備腔體壓力為10毫托至50毫托，頂部射頻功率 為200瓦至500瓦，底部射頻功率為150瓦至300瓦，C4F8流量為每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米 (10SCCM)至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，CO流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘200標(biāo) 準(zhǔn)立方厘米，Ar流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘600標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，O2流量為每 分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。參考圖11，在所述接觸孔221表面和底部、所述第一介質(zhì)層220表面形成阻擋層 230。所述阻擋層230為單層結(jié)構(gòu)或多層疊加結(jié)構(gòu)，所述阻擋層230厚度為20納米至 200納米，所述阻擋層230用于阻擋后續(xù)形成的金屬層的原子向第一介質(zhì)層220內(nèi)擴(kuò)散，并 且為后續(xù)在接觸孔221內(nèi)形成的金屬層與第一介質(zhì)層220側(cè)壁之間提供比較好的粘附作 用，還用于阻止后續(xù)的形成的導(dǎo)電物質(zhì)與第一介質(zhì)層220的硅原子反應(yīng)，降低了接觸孔221 的電阻。所述阻擋層230的材料可以選自鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。所述阻擋層230的形成工藝可以為物理氣相沉積，在本實(shí)施例中，所述阻擋層230 選擇為鉭與氮化鉭疊加結(jié)構(gòu)，所述形成工藝可以為采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)工藝形成氮化鉭，然后采用物理氣相沉積工 藝在氮化鉭表面形成一層鉭。參考圖12，如步驟S102所述，在所述阻擋層230表面形成銅籽層M0。所述銅籽層MO的厚度為20納米至200納米，所述銅籽層240的材料選自銅。所述銅籽層240可以采用物理氣相淀積工藝形成，在這里不做贅述。所述銅籽層240用于提高后續(xù)電化學(xué)工藝在接觸孔221內(nèi)填充金屬銅的工藝質(zhì)量。參考圖13，如步驟S103所述，在所述銅籽層240表面形成填充接觸孔221的第二 金屬層250。所述第二金屬層250材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者幾 種，所述第二金屬層250厚度為2000埃至3000埃。
需要特別指出的是，為了與第一金屬層210匹配并且由于金屬銅具有高熔點(diǎn)、低 電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力，所述第二金屬層250材料較優(yōu)選用銅，但是需要特別說 明的是，選用其他導(dǎo)電物質(zhì)形成的第二金屬層250在工藝節(jié)點(diǎn)高于130納米技術(shù)中仍然可 以工作，只是傳輸延遲比較大，在此特地說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在本實(shí)施例中，第二金屬層250形成工藝為電鍍工藝。所述電鍍工藝的具體參數(shù)為電鍍液選用CuSO4溶液，Cu2+濃度為30g/L至50g/ L。并且在此溶液中加入多種無機(jī)和有機(jī)添加劑，無機(jī)添加劑為氯離子，其濃度為40mg/L至 60mg/L ；有機(jī)添加劑包含加速劑、抑止劑和平坦劑，其濃度分別為7ml/L至10ml/L、lml/L至 3ml/L,以及3mL/L至6ml/L。電鍍的電流為4. 5安培至45安培?，F(xiàn)有工藝在形成第二金屬層250之后，會采用化學(xué)機(jī)械拋光工藝去除第二金屬層 250和銅籽層240直至暴露出第一介質(zhì)層220，然后在第一介質(zhì)層220表面形成第二介質(zhì) 層，由于第二介質(zhì)層與金屬層和第一介質(zhì)層的粘附性比較差，第二介質(zhì)層與金屬層和第一 介質(zhì)層通常會形成有空洞或者縫隙，金屬層中的金屬原子容易沿上述空洞或者縫隙擴(kuò)散至 第二介質(zhì)層或者第一介質(zhì)層內(nèi)的其他器件中，導(dǎo)致器件電學(xué)性能低下甚至整個(gè)器件失效。為此，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，提出一種改進(jìn)的互連結(jié)構(gòu)形成方法，如步 驟S104所述，參考圖14，去除部分第二金屬層250和部分銅籽層240直至暴露所述阻擋層 230，且去除接觸孔221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層MO。所述去除部分第二金屬層250和銅籽層240直至暴露阻擋層230，且去除接觸孔 221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層240的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，所述化學(xué)機(jī)械 拋光工藝選用選擇性去除銅的拋光工藝。所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝具體參數(shù)為選用氧化硅作為拋光顆粒，拋光液的PH值為 10至11. 5，拋光液的流量為200毫升每分鐘至400毫升每分鐘，拋光工藝中研磨墊的轉(zhuǎn)速 為83轉(zhuǎn)每分鐘至103轉(zhuǎn)每分鐘，研磨頭的轉(zhuǎn)速為77轉(zhuǎn)每分鐘至97轉(zhuǎn)每分鐘，拋光工藝的壓 力為5500帕至6500帕，去除部分第二金屬層240和銅籽層240直至暴露出位于第一介質(zhì) 層220表面的阻擋層230，且去除接觸孔221內(nèi)的部分第二金屬層250和部分銅籽層M0。需要特別指出的是，所述去除接觸孔221內(nèi)的第二金屬層250和銅籽層MO的部 分厚度，使得銅籽層240和第二金屬層250在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔221的深度小20埃 至500埃。參考圖15，如步驟S105所述，在阻擋層230表面以及位于接觸孔221內(nèi)的第二金 屬層250表面形成保護(hù)層沈0。所述保護(hù)層260材料選自鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。形成所述保護(hù)層沈0的工藝可以為物理氣相沉積工藝，所述保護(hù)層260能夠阻擋 第二金屬層250的原子沿后續(xù)形成的第二介質(zhì)層與第一介質(zhì)層220的界面擴(kuò)散，且保護(hù)層 260能夠與阻擋層230具有比較好的粘附性。所述形成保護(hù)層260的具體工藝為沉積功率為10000瓦至40000瓦，沉積氣體可 以為氬氣或者為氮?dú)?，沉積氣體流量為每分鐘4標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。參考圖16，如步驟S106所述，去除部分保護(hù)層260和阻擋層230直至暴露出所述 第一介質(zhì)層220。所述去除部分保護(hù)層260和阻擋層230直至暴露出所述第一介質(zhì)層220的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。在這里需要指出的是，所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝需選用與保護(hù)層260和阻擋層230 對應(yīng)的研磨液，且執(zhí)行去除部分保護(hù)層260和阻擋層230直至暴露出所述第一介質(zhì)層220 工藝后，所述保護(hù)層厚度為20埃至500埃。參考圖17，如步驟S107所述，在所述第一介質(zhì)層220表面形成覆蓋保護(hù)層沈0的 第二介質(zhì)層270。所述第二介質(zhì)層270的材料通常選自SW2或者摻雜的SiO2,例如USG(Und0ped Silicon Glass，沒有摻雜的硅玻璃)、BPSG (BorophosphosilicateGlass，摻雜硼磷的硅玻 璃)、BSG (Borosilicate Glass，摻雜硼的硅玻璃)、PSG (Phosphosilitcate Glass，摻雜磷 的硅玻璃)等。所述第二介質(zhì)層270在130納米及以下的工藝節(jié)點(diǎn)一般選用低介電常數(shù)的介 電材料，所述第二介質(zhì)層270的材料具體選自氟硅玻璃(FSG)、碳摻雜的氧化硅(Black Diamond)以及氮摻雜的碳化硅(BLOK)。所述第二介質(zhì)層270的形成工藝可以是任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)，例如原子沉積 (ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD) 等等，在這里不做贅述。以上述的形成工藝，形成的互連結(jié)構(gòu)，包括襯底200;位于襯底表面的第一金屬 層210 ；位于第一金屬層210表面的第一介質(zhì)層220 ；位于第一介質(zhì)層220內(nèi)并暴露出第一 金屬層210的接觸孔221 ；位于接觸孔221側(cè)壁以及底部的阻擋層230 ；位于阻擋層表面的 銅籽層240 ；位于接觸孔內(nèi)并部分填充接觸孔的第二金屬層250且銅籽層240和第二金屬 層250在接觸孔221內(nèi)的高度比接觸孔221的深度小20埃至500埃；位于第二金屬層250 表面并填充所述接觸孔221的保護(hù)層沈0 ；位于第一介質(zhì)層220表面且覆蓋所述保護(hù)層260 的第二介質(zhì)層270。本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)形成方法形成的互連結(jié)構(gòu)的 第一金屬層表面有一層厚度為20埃至500埃保護(hù)層保護(hù)，從而避免了第一金屬層中的原子 沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴(kuò)散，且所述保護(hù)層與阻擋層粘附性好，提高形成的互連 結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，包括提供襯底；所述襯底表面形成有第一金屬層；所述第一金屬層表面形成有第一介質(zhì) 層；所述第一介質(zhì)層內(nèi)形成有暴露出第一金屬層的接觸孔；所述接觸孔表面和底部、所述 第一介質(zhì)層表面形成有阻擋層； 在所述阻擋層表面形成銅籽層； 在所述銅籽層表面形成填充所述接觸孔的第二金屬層；去除部分第二金屬層和部分銅籽層直至暴露出所述阻擋層，且去除接觸孔內(nèi)的部分第 二金屬層和部分銅籽層；在所述阻擋層表面以及位于接觸孔內(nèi)的第二金屬層表面形成保護(hù)層； 去除部分保護(hù)層和阻擋層直至暴露出所述第一介質(zhì)層； 在所述第一介質(zhì)層表面形成覆蓋保護(hù)層的第二介質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述去除部分第二金屬層和 部分銅籽層直至暴露出阻擋層，且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層的工藝為 化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
3.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，在去除部分第二金屬層和部 分銅籽層直至暴露出所述阻擋層，且去除接觸孔內(nèi)的部分第二金屬層和部分銅籽層工藝 后，銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi)的高度比接觸孔的深度小20埃至500埃。
4.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化 鉭、鈦或者氮化鈦。
5.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層的形成工藝為物 理氣相沉積工藝。
6.如權(quán)利要求5所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述形成保護(hù)層的具體工藝 參數(shù)為沉積功率為10000瓦至40000瓦，沉積氣體可以為氬氣或者為氮?dú)猓练e氣體流量 為每分鐘4標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
7.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述去除部分保護(hù)層和阻擋 層的工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
8.一種互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 襯底；位于襯底表面的第一金屬層；位于第一金屬層表面的第一介質(zhì)層；位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔；位于接觸孔側(cè)壁以及底部的阻擋層；位于阻擋層表面的銅籽層；位于銅籽層表面并部分填充接觸孔的第二金屬層；位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護(hù)層；位于第一介質(zhì)層表面且覆蓋所述保護(hù)層的第二介質(zhì)層。
9.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅籽層和第二金屬層在接觸孔內(nèi) 的高度比接觸孔的深度小20埃至500埃。
10.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層材料為鉭、氮化鉭、鈦或者氮化鈦。
11.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層厚度為20埃至500埃。
全文摘要
一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中互連結(jié)構(gòu)包括襯底；位于襯底表面的第一金屬層；位于第一金屬層表面的第一介質(zhì)層；位于第一介質(zhì)層內(nèi)并暴露出第一金屬層的接觸孔；位于接觸孔側(cè)壁以及底部的阻擋層；位于阻擋層表面的銅籽層；位于銅籽層表面并部分填充接觸孔的第二金屬層；位于第二金屬層表面并填充所述接觸孔的保護(hù)層；位于第一介質(zhì)層表面且覆蓋所述保護(hù)層的第二介質(zhì)層。本發(fā)明能夠避免第一金屬層中的原子沿第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層縫隙擴(kuò)散，且所述保護(hù)層與阻擋層粘附性好，提高形成的互連結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
文檔編號H01L21/768GK102044475SQ200910197090
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者聶佳相 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司