一種制作金屬互連線的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制作金屬互連線的方法，本發(fā)明在制作銅互連線時，為銅互連線增加由鈷（Co）層和碳化硅（SiC）層組成的覆蓋層，防止銅互連線中的電荷遷移到層間介質(zhì)層中，這樣，就可以阻止所制作的銅互連線中的電荷遷移，防止所制作的半導(dǎo)體器件短路失效，提高半導(dǎo)體器件性能。
【專利說明】一種制作金屬互連線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作技術(shù)，特別涉及一種制作金屬互連線的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件的制程后段工藝中，也就是在半導(dǎo)體器件層形成之后，需要在半導(dǎo)體器件之上形成金屬互連層，每層金屬互連層包括金屬互連線和層間介質(zhì)層(ILD)，這就需要對上述層間介質(zhì)層制造通孔，然后在通孔中沉積金屬，沉積的金屬即為金屬互連線。通常，銅被用來作為沉積通孔填充薄膜及在第一金屬互連層和半導(dǎo)體器件上的硅化物接觸之間作為填充物使用。
[0003]當采用銅填充層間介質(zhì)層中的通孔，實現(xiàn)上下層金屬互連層之間的電連通時，為了防止銅擴散進入絕緣層，更好地限制在通孔內(nèi)，一般采用氮化鈦(TiN)結(jié)構(gòu)，作為銅和層間介質(zhì)層之間的阻擋膜。
[0004]圖1a?圖1d為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線的制作方法過程的剖面結(jié)構(gòu)圖，參考圖1a?圖ld，對銅金屬互連線的制作進行詳細說明。
[0005]步驟一,如圖1a所示,在層間介質(zhì)層100上依次沉積黑鉆石(black diamond, BD)層101、正硅酸乙脂(TEOS)層102、TiN層103和氧化墊104。
[0006]在本步驟中，層間介質(zhì)層100由低介電常數(shù)層組成，降低層間介質(zhì)層的寄生電阻值。
[0007]在本步驟中，由于低介電常數(shù)層由大量的碳原子組成且為多孔結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地比較軟，在刻蝕或拋光過程中會導(dǎo)致寄生電阻一致性較差，所以在其上質(zhì)地比較硬且低介電常數(shù)的BD層101提高刻蝕和拋光過程中提高寄生電阻一致性，在BD層101上還沉積了 TEOS層102，保護層間介質(zhì)層102和BD層101。
[0008]在本步驟中，所沉積的氧化墊102為了在后續(xù)光刻過程中保護沉積的TiN層101。
[0009]步驟二，如圖1b所示，采用光刻技術(shù)依次刻蝕氧化墊104、TiN層103、TE0S層102、BD層101和層間介質(zhì)層100，形成通孔105。
[0010]在本步驟中，形成通孔103的具體過程為:圖案化涂覆在氧化墊102的光刻膠層，該圖案化為要形成的通孔形狀；以圖案化的光刻膠層為掩膜，依次刻蝕氧化墊104、TiN層103、TEOS層102、BD層101和層間介質(zhì)層100，得到通孔105，去除掉剩余的光刻膠層。
[0011]步驟三，如圖1c所示，在通孔105中電鍍銅層106。
[0012]步驟四，如圖1d所示，將銅層106拋光至層間介質(zhì)層100后，形成銅互連線107。
[0013]在這個過程完成后，在其上方再進行上一層層間介質(zhì)層的沉積及上一層金屬互連線的生成，過程相同，這里不再贅述。
[0014]采用上述過程雖然可以得到金屬互連線，但是，由于層間介質(zhì)層100中包括多孔的低介電常數(shù)層，所以導(dǎo)致銅互連線中的電荷遷移(EM, electromigration)到層間介質(zhì)層100中，這會影響最終所制作的半導(dǎo)體器件性能，嚴重是會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件短路失效。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015]有鑒于此，本發(fā)明提供一種制作金屬互連線的方法，該方法能夠阻止所制作的銅互連線中的電荷遷移，防止所制作的半導(dǎo)體器件短路失效，提高半導(dǎo)體器件性能。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0017]一種制作金屬互連線的方法，該方法包括:
[0018]在半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層上依次沉積黑鉆石BD層、正硅酸乙脂TEOS層、氮化鈦TiN層和氧化墊；
[0019]采用光刻方式依次刻蝕氧化墊、TiN層、TEOS層、BD層和層間介質(zhì)層，形成通孔；
[0020]在通孔中電鍍銅層后，將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方，形成銅互連線；
[0021]在銅互連線上沉積鈷Co層后，在Co層上沉積氮化硅層，沉積的厚度高于TiN層表面；
[0022]對氮化硅層拋光，依次拋光掉TiN層、TEOS層及BD層，直到層間介質(zhì)層為止。
[0023]所述將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方的過程為:
[0024]采用先采用化學(xué)機械平坦化方式拋光至TiN層，再采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式進行。
[0025]所述將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方的過程為:
[0026]用先采用化學(xué)機械平坦化方式拋光至TiN層，再采用雙氧水、再采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式進行。
[0027]所述沉積Co層的方式為:
[0028]采用硫化鈷CoS04和氯化鈷CoCI2的混合氣體在銅表面沉積Co，氣體密度為I?3埃每平方厘米。
[0029]所述拋光掉TiN層、TEOS層及BD層，直到層間介質(zhì)層為止采用化學(xué)機械平坦化方式進行。
[0030]從上述方案可以看出，本發(fā)明在制作銅互連線時，為銅互連線增加由鈷(Co)層和碳化硅(SiC)層組成的覆蓋層，防止銅互連線中的電荷遷移到層間介質(zhì)層中，這樣，就可以阻止所制作的銅互連線中的電荷遷移，防止所制作的半導(dǎo)體器件短路失效，提高半導(dǎo)體器件性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1a?圖1d為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線的制作方法過程的剖面結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實施例提供的制作金屬互連線的方法流程圖；
[0033]圖3a?3g為本發(fā)明實施例提供的制作金屬互連線的過程剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明做進一步說明。
[0035]從【背景技術(shù)】可以看出，造成所制造的銅互連線出現(xiàn)電荷遷移的原因為:為了降低寄生電阻，層間介質(zhì)層中包括了多孔的低介電常數(shù)層，所制作的銅互連線中的電荷就從頂部遷移到層間介質(zhì)層中，使得所制作的半導(dǎo)體器件性能降低，更嚴重情況會造成所制作的半導(dǎo)體器件失效。為了解決這個問題，就需要防止銅互連線中的電荷從頂部遷移到層間介質(zhì)層中，采用的方法為:為銅互連線增加由Co層和碳化硅SiC層組成的覆蓋層，防止銅互連線中的電荷遷移到層間介質(zhì)層中，
[0036]圖2為本發(fā)明實施例提供的制作金屬互連線的方法流程圖，結(jié)合圖3a?3g為本發(fā)明實施例提供的制作金屬互連線的過程剖面結(jié)構(gòu)示意圖，對本發(fā)明進行詳細說明:
[0037]步驟201、如圖3a所示，在層間介質(zhì)層100上依次沉積BD層101、TEOS層102、TiN層103和氧化墊104。
[0038]在本步驟中，層間介質(zhì)層100由低介電常數(shù)層組成，降低層間介質(zhì)層的寄生電阻值。
[0039]在本步驟中，由于低介電常數(shù)層由大量的碳原子組成且為多孔結(jié)構(gòu)，所以質(zhì)地比較軟，在刻蝕或拋光過程中會導(dǎo)致寄生電阻一致性較差，所以在其上質(zhì)地比較硬且低介電常數(shù)的BD層101提高刻蝕和拋光過程中提高寄生電阻一致性，在BD層101上還沉積了 TEOS層102，保護層間介質(zhì)層102和BD層101。
[0040]在本步驟中，所沉積的氧化墊102為了在后續(xù)光刻過程中保護沉積的TiN層101。
[0041]步驟202，如圖3b所示，采用光刻技術(shù)依次刻蝕氧化墊104、TiN層103、TEOS層
102、BD層101和層間介質(zhì)層100，形成通孔105。
[0042]在本步驟中，形成通孔103的具體過程為:圖案化涂覆在氧化墊102的光刻膠層，該圖案化為要形成的通孔形狀；以圖案化的光刻膠層為掩膜，依次刻蝕氧化墊104、TiN層
103、TE0S層102、BD層101和層間介質(zhì)層100，得到通孔105，去除掉剩余的光刻膠層，在該過程中，可以采用先干法刻蝕，再濕法刻蝕的方式進行。
[0043]步驟203，如圖3c所示，在通孔105中電鍍銅層106。
[0044]步驟204，如圖3d所示，將銅層106刻蝕至層間介質(zhì)層100表面下方，形成銅互連線 107。
[0045]在該步驟中，刻蝕可以采用先拋光至TiN層103，再采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式得到。
[0046]在本步驟中，刻蝕還可以直接采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式進行。
[0047]在本步驟中，和【背景技術(shù)】不同，銅層106在拋光時拋光至層間介質(zhì)層100表面下方。
[0048]步驟205、如圖3e所示，在銅互連線上采用物理氣相沉積(PVD)方式沉積Co層108。
[0049]在本步驟中，采用硫化鈷(CoS04 )和氯化鈷(CoCI2 )的混合氣體在銅表面沉積Co，氣體密度為I?3埃每平方厘米。
[0050]步驟206、如圖3f所示，在Co層108上沉積氮化硅層109，沉積的厚度高于TiN層103表面。
[0051]步驟207、如圖3g所示，采用化學(xué)機械平坦化(CMP)方對氮化硅層109拋光，依次拋光掉TiN層103、TEOS層102及BDlOl層，直到層間介質(zhì)層100為止。
[0052]在這個過程完成后，在其上方再進行上一層層間介質(zhì)層的沉積及上一層金屬互連線的生成，過程相同，這里不再贅述。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制作金屬互連線的方法，該方法包括: 在半導(dǎo)體器件的層間介質(zhì)層上依次沉積黑鉆石BD層、正硅酸乙脂TEOS層、氮化鈦TiN層和氧化墊； 采用光刻方式依次刻蝕氧化墊、TiN層、TEOS層、BD層和層間介質(zhì)層，形成通孔； 在通孔中電鍍銅層后，將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方，形成銅互連線； 在銅互連線上沉積鈷Co層后，在Co層上沉積氮化硅層，沉積的厚度高于TiN層表面； 對氮化娃層拋光，依次拋光掉TiN層、TEOS層及BD層,直到層間介質(zhì)層為止。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方的過程為: 采用先采用化學(xué)機械平坦化方式拋光至TiN層，再采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式進行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將銅層刻蝕至層間介質(zhì)層表面下方的過程為: 用先采用化學(xué)機械平坦化方式拋光至TiN層,再采用雙氧水、再采用雙氧水、硫酸和氯化鈉濕洗刻蝕的方式進行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積Co層的方式為: 采用硫化鈷CoS04和氯化鈷CoCI2的混合氣體在銅表面沉積Co，氣體密度為I?3埃每平方厘米。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拋光掉TiN層、TEOS層及BD層，直到層間介質(zhì)層為止采用化學(xué)機械平坦化方式進行。
【文檔編號】H01L21/768GK103794545SQ201210419391
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】周鳴, 王宗濤 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司