專利名稱：互連線制作方法及互連線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及互連線制作方法及互連線結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)品的集成度也越來(lái)越高。如今的半導(dǎo)體產(chǎn) 品都具有多層邏輯結(jié)構(gòu)，各層邏輯結(jié)構(gòu)之間常通過(guò)金屬連線相連，以實(shí)現(xiàn)整體邏輯功能。
目前制造半導(dǎo)體產(chǎn)品時(shí)，常見(jiàn)的互連線工藝中，是形成鎢插塞，用于各層金屬線的 連通，其過(guò)程概述如下 參照?qǐng)Dla所示，基底1表面已具有經(jīng)過(guò)蝕刻形成溝槽的絕緣層2，所述基底1中可 以是已具有多層金屬線的邏輯結(jié)構(gòu)，也可以是某一層邏輯結(jié)構(gòu)表面的金屬線層，所述絕緣 層2起到電隔離作用，以保證形成的半導(dǎo)體產(chǎn)品電流僅通過(guò)互連線流通。
參照?qǐng)Dlb所示，在所述具有溝槽的絕緣層2表面沉積鎢層3。 參照?qǐng)Dlc所示，使用化學(xué)機(jī)械研磨的方法，將絕緣層2表面的鎢去除，僅保留溝槽 內(nèi)的鎢，以形成鎢插塞。 參照?qǐng)DId所示，在絕緣層2表面沉積鋁或銅等金屬層4，所述金屬層4覆蓋所述溝 槽。 參照?qǐng)Dle所示，對(duì)所述金屬層4進(jìn)行蝕刻，形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的金屬層圖案。
在例如申請(qǐng)?zhí)枮?3109677. 8的中國(guó)專利申請(qǐng)中還能發(fā)現(xiàn)更多與上述工藝過(guò)程相 關(guān)的信息。 然而，在上述的互連線工藝中可以發(fā)現(xiàn)，例如，繼續(xù)參照?qǐng)Dlc所示，經(jīng)過(guò)化學(xué)機(jī)械 研磨后的填充溝槽的鎢表面呈現(xiàn)下凹的缺陷，并且溝槽的孔徑越大，鎢表面下凹的缺陷也 越嚴(yán)重。由于在鎢表面沉積的金屬層4的厚度是各處均衡的，繼續(xù)參照?qǐng)Dld和圖le所示， 鎢表面下凹的缺陷將造成金屬層表面相應(yīng)處也隨之出現(xiàn)下凹的缺陷。此種缺陷可能造成邏 輯錯(cuò)誤，例如金屬線斷路，使得本應(yīng)連通的金屬線未連通。 另外，上述的互連線工藝由于包含了鎢沉積及化學(xué)機(jī)械研磨去除，以及銅或鋁等 金屬層沉積及蝕刻，其中例如沉積所采用工藝以及化學(xué)機(jī)械研磨工藝的成本都較高。對(duì)一 些金屬電阻率要求不高的半導(dǎo)體產(chǎn)品，采用例如金屬鎢，或采用金屬銅/鋁，對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量 的影響較小，上述互連線工藝的工藝成本就因此顯得過(guò)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，現(xiàn)有互連線工藝中存在化學(xué)機(jī)械研磨缺陷的問(wèn)題。
本發(fā)明還解決的問(wèn)題是，現(xiàn)有互連線工藝對(duì)一些金屬電阻率要求不高的半導(dǎo)體產(chǎn) 品，存在工藝成本過(guò)高的問(wèn)題。 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種互連線制作方法，包括在待形成互連線的基底 表面形成溝槽；以第一導(dǎo)電材料填充所述溝槽并覆蓋基底表面；蝕刻所述第一導(dǎo)電材料形 成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線，作為互連線。
本發(fā)明還提供一種互連線結(jié)構(gòu)，包括基底，以及覆蓋基底表面、作為互連線的第一導(dǎo)電材料連線。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述互連線制作方法不僅將第一導(dǎo)電材料作為用于互連線中的
插塞，還將第一導(dǎo)電材料本身作為互連線。因此，整體形成互連線結(jié)構(gòu)只需通過(guò)一次沉積及
蝕刻即可完成。對(duì)于一些金屬電阻率要求不高的半導(dǎo)體產(chǎn)品，節(jié)約了工藝成本。 并且，上述互連線制作方法由于無(wú)需采用化學(xué)機(jī)械研磨方法，因而也不會(huì)產(chǎn)生化
學(xué)機(jī)械研磨缺陷，避免了由于該缺陷而影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖la至圖le是現(xiàn)有技術(shù)互連線工藝的一種實(shí)施例 圖2是本發(fā)明互連線制作方法的一種實(shí)施方式 圖3a至圖3g是本發(fā)明互連線制作方法的一種實(shí)施例 圖4是上述互連線制作方法實(shí)施例中反應(yīng)離子蝕刻的腔室圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)對(duì)上述的化學(xué)機(jī)械研磨缺陷的研究發(fā)現(xiàn)，造成化學(xué)機(jī)械研磨后鎢表面下凹的原因在于，由于化學(xué)機(jī)械研磨相當(dāng)于一個(gè)物理反應(yīng)(機(jī)械研磨)和化學(xué)反應(yīng)(研磨漿對(duì)于研磨表面的蝕刻作用)結(jié)合的過(guò)程，其在研磨過(guò)程中的對(duì)研磨表面的研磨速率存在差異。對(duì)于一定面積的鎢表面而言，其中心研磨速率要大于邊緣研磨速率。因而，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的研磨之后，鎢表面中心被研磨去除的厚度要多于邊緣被研磨去除的厚度，使得鎢表面下凹。
因此，為了減小上述研磨缺陷，獲得一個(gè)更加平整的鎢表面，可以采用對(duì)鎢表面相對(duì)更均衡的去除手段，例如對(duì)鎢進(jìn)行蝕刻。 并且，對(duì)于一些金屬電阻率要求不高的半導(dǎo)體產(chǎn)品，鴇與例如銅/鋁的電阻率差
異對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響較小，因而可以用鎢代替銅/鋁等金屬而直接作為金屬連線。
由此，本發(fā)明互連線制作方法的一種實(shí)施方式，參照?qǐng)D2所示，包括 步驟sl，在待形成互連線的基底表面形成溝槽； 步驟s2，以第一導(dǎo)電材料填充所述溝槽并覆蓋基底表面； 步驟s3，蝕刻所述第一導(dǎo)電材料形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線。
其中，所述第一導(dǎo)電材料可以為鴇或者其他符合互連線電阻率要求的導(dǎo)電材料。
上述互連線制作方法的實(shí)施方式，其實(shí)是將目前例如鎢插塞與金屬連線的互連線結(jié)構(gòu)，替換為由例如鎢一體化形成的互連線結(jié)構(gòu)。相對(duì)于目前鎢插塞與金屬連線的制作過(guò)程中包含的兩次沉積、一次化學(xué)機(jī)械研磨和一次蝕刻，上述互連線制作方法的實(shí)施方式僅包含一次沉積和一次蝕刻。從工藝過(guò)程來(lái)看，上述互連線制作方法的實(shí)施方式節(jié)約了工藝成本。 并且，由于無(wú)需進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，兼之前述的，采用蝕刻方法將能獲得更為均衡的去除速率，因而蝕刻例如鎢后，將能獲得均衡性較好的鎢表面，而不會(huì)出現(xiàn)前述的下凹缺陷。 在一個(gè)實(shí)施例中，所述以第一導(dǎo)電材料填充所述溝槽并覆蓋基底表面可以采用物理氣相淀積(PVD)的方法。
4
在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻第一導(dǎo)電材料形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線可以采用反應(yīng)離子蝕刻的方法。 下面以所述第一導(dǎo)電材料為鎢為例，對(duì)互連線制作的過(guò)程進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
參照?qǐng)D3a所示，進(jìn)行互連線的基底10表面已具有絕緣層20，所述絕緣層20用于電隔離，常采用例如氧化硅等材料。所述基底可以是已具有多層金屬線的邏輯結(jié)構(gòu)，也可以是某一層邏輯結(jié)構(gòu)表面的金屬線層。 結(jié)合圖2和圖3b所示，形成穿通所述絕緣層20的溝槽30。 一般可以采用例如干法蝕刻的方法，針對(duì)絕緣層20的材料采用相應(yīng)的蝕刻氣體。例如對(duì)于氧化硅，可以采用C4F8。所述蝕刻劑的用量根據(jù)所述絕緣層20的厚度而定。 結(jié)合圖2和圖3c所示，以鎢填充所述溝槽30，形成覆蓋基底10上的絕緣層20表面的金屬層40。由于本例中鎢不僅作為形成于溝槽30中的插塞，還作為金屬連線，因而鎢的沉積厚度需要根據(jù)溝槽30的深度以及當(dāng)前作為金屬連線所需的厚度來(lái)綜合考慮。例如，基于絕緣層20中的溝槽30的深度為10000埃，此處鎢的厚度可以為3000埃至6000埃。本例中沉積鎢可以采用物理氣相沉積的方法，其過(guò)程簡(jiǎn)述如下用等離子體轟擊鎢固體靶材，使得鎢在所述溝槽30內(nèi)沉積成膜。 繼續(xù)參照?qǐng)D2所示，蝕刻鎢形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的鎢連線。其過(guò)程詳述如下
首先，參照?qǐng)D3d所示，在鎢表面形成光阻層50。例如，可以通過(guò)在鎢表面涂布光刻膠以形成光阻層。另外，為了防止光刻膠與鎢黏附力不夠而脫膠，也可在涂膠前，先在鎢表面形成黏附層(圖未示)，繼而在黏附層上涂布光刻膠。所述黏附層的材料通?？梢圆捎媒殡娍狗瓷鋵?DARC)，例如SION。 接著，參照?qǐng)D3e所示，對(duì)所述光阻層50曝光顯影形成光阻圖形50'。其具體過(guò)程包括對(duì)所述光阻層50曝光，將金屬連線圖案轉(zhuǎn)移至光阻層50上，并經(jīng)過(guò)顯影后，形成光阻圖形50'。 然后，以所述光阻圖形50'為掩模，對(duì)鎢執(zhí)行蝕刻。所述蝕刻鎢可以采用例如反應(yīng)離子蝕刻的方法。 為使得說(shuō)明更加清楚，對(duì)于反應(yīng)離子蝕刻作簡(jiǎn)要說(shuō)明 圖4所示為一個(gè)用于進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻的腔室200的簡(jiǎn)單示意圖。所述腔室200包括用于使得輸入的反應(yīng)氣體成為等離子體的射頻功率源201以及偏置電極202。在低壓下，當(dāng)反應(yīng)氣體通入腔室200后，在射頻功率源201的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)。而所述活性基團(tuán)將和被刻蝕物質(zhì)表面形成化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，并被真空系統(tǒng)抽出腔室200。上述包含鎢的待蝕刻結(jié)構(gòu)203是被置于面積較小的偏置電極202上，當(dāng)偏置電極運(yùn)行時(shí)， 一個(gè)直流偏壓會(huì)在等離子體和該電極間形成，并使帶正電的反應(yīng)氣體離子加速轟擊被刻蝕物質(zhì)表面，這種離子轟擊可大大加快表面的化學(xué)反應(yīng)，及反應(yīng)生成物的脫附，從而導(dǎo)致很高的蝕刻速率。
在蝕刻時(shí)，所述腔室200內(nèi)的壓力可以為5毫托(mT)至50毫托，例如5mT、25mT、50mT等，射頻功率源201的功率可以為50瓦(w)至1000瓦，例如50w、400w、 1000w等，偏置電極202的功率可以為0至200w，例如50w、 100w、200w等，蝕刻氣體可以采用例如SF6，氣體流量可以為10sccm至200sccm，例如10sccm、 100sccm、200sccm等。另夕卜，為了使得蝕刻過(guò)程穩(wěn)定，還可以通入氦氣，氦氣的氣體流量可以小于或等于100sccm，例如10sccm、60sccm、100sccm等。 在所述蝕刻過(guò)程中，未被光阻圖形50'覆蓋的鎢即被蝕刻去除，參照?qǐng)D3f所示，所述蝕刻過(guò)程持續(xù)至未被光阻圖形50'覆蓋的鎢完全去除，曝露出絕緣層20為止。
參照?qǐng)D3g所示，在蝕刻結(jié)束后，去除光阻圖形50'，形成最終的與互連線圖案對(duì)應(yīng)的鴇連線。 從上述互連線制作實(shí)例可以看到，其過(guò)程可以概述為將鎢填充入溝槽并覆蓋基底表面，并經(jīng)相應(yīng)蝕刻工藝而整體形成與下層貫通的互連線。因此，整體形成互連線只需通過(guò)一次鎢的沉積及鎢的蝕刻即可完成。對(duì)于一些金屬電阻率要求不高的半導(dǎo)體產(chǎn)品，其較簡(jiǎn)單的工藝步驟無(wú)疑節(jié)約了工藝成本。 并且，上述互連線制作實(shí)例由于無(wú)需采用化學(xué)機(jī)械研磨方法，因而也不會(huì)產(chǎn)生例
如表面下凹的化學(xué)機(jī)械研磨缺陷，避免了由于該缺陷而影響半導(dǎo)體產(chǎn)品的質(zhì)量。 繼續(xù)參照?qǐng)D3g所示，本發(fā)明互連線結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施例包括基底10、基底10表
面具有溝槽的絕緣層20，以及覆蓋所述絕緣層20，與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線40。 其中，所述第一導(dǎo)電材料可以為鴇或者其他符合互連線電阻率要求的導(dǎo)電材料。
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
一種互連線制作方法，其特征在于，包括在待形成互連線的基底表面形成溝槽；以第一導(dǎo)電材料填充所述溝槽并覆蓋基底表面；蝕刻所述第一導(dǎo)電材料形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線。
2. 如權(quán)利要求1所述的互連線制作方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電材料為鎢。
3. 如權(quán)利要求1所述的互連線制作方法，其特征在于，所述以第一導(dǎo)電材料填充所述 溝槽并覆蓋基底表面采用物理氣相淀積的方法。
4. 如權(quán)利要求1所述的互連線制作方法，其特征在于，所述蝕刻第一導(dǎo)電材料形成與 互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線包括在所述第一導(dǎo)電材料表面形成光阻層；對(duì)所述光阻層曝光顯影形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的光阻圖形； 以所述光阻圖形為掩模，蝕刻所述第一導(dǎo)電材料。
5. 如權(quán)利要求1所述的互連線制作方法，其特征在于，所述蝕刻第一導(dǎo)電材料采用反 應(yīng)離子蝕刻的方法。
6. 如權(quán)利要求2所述的互連線制作方法，其特征在于，所述蝕刻采用SFe作為蝕刻氣體。
7. 如權(quán)利要求6所述的互連線制作方法，其特征在于，所述蝕刻氣體SF6的流量為 10sccm至200sccm。
8. 如權(quán)利要求1所述的互連線制作方法，其特征在于，所述蝕刻還包括在蝕刻過(guò)程中 通入氦氣。
9. 如權(quán)利要求8所述的金屬連線制作方法，其特征在于，所述氦氣的流量小于或等于 100sccm。
10. —種互連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括基底，基底表面具有溝槽的絕緣層以及覆蓋 所述絕緣層、與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線。
11. 如權(quán)利要求io所述的互連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電材料為鎢。
12. 如權(quán)利要求IO所述的互連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電材料連線還填充于所述溝槽內(nèi)。
全文摘要
一種互連線制作方法及互連線結(jié)構(gòu)。所述互連線制作方法包括在待形成互連線的基底表面形成溝槽；以第一導(dǎo)電材料填充所述溝槽并覆蓋基底表面；蝕刻所述第一導(dǎo)電材料形成與互連線圖案對(duì)應(yīng)的第一導(dǎo)電材料連線。所述互連線制作方法及互連線結(jié)構(gòu)節(jié)約工藝成本。
文檔編號(hào)H01L23/52GK101752297SQ200810203810
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者馮喆韻, 劉麗, 劉偉, 楊廣立, 滕麗華, 程勇, 蒲賢勇, 陳軼群, 高大為 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司