本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

金屬互連技術(shù)指的是在集成電路片上淀積金屬薄膜，并通過光刻技術(shù)形成布線，把互相隔離的元件按一定要求互連成所需電路的工藝。

對(duì)用于集成電路互連的金屬材料的要求是：電阻率低，能與元件的電極形成良好的低歐姆接觸；與二氧化硅層的粘附性要好；便于淀積和光刻加工形成布線等。

在金屬互連中引入合金元素可以明顯提升電導(dǎo)率。其中向互連金屬中進(jìn)行金屬元素注入往往需要更高溫度或更長(zhǎng)時(shí)間的退火來實(shí)現(xiàn)，這會(huì)在銅中產(chǎn)生空隙，產(chǎn)生空隙的原因是退火和冷卻過程中金屬層內(nèi)部的壓力變化較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，包括：

步驟s1，提供一復(fù)合結(jié)構(gòu)，于所述復(fù)合結(jié)構(gòu)的上表面制備一基底，并于所述基底的上表面形成一凹槽或通孔；

步驟s2，制備一阻擋層覆蓋所述基底的上表面以及所述凹槽的側(cè)壁和底部，或制備一阻擋層覆蓋所述基底的上表面以及所述通孔的側(cè)壁；

步驟s3，制備一金屬種子層覆蓋所述阻擋層暴露出的表面；

步驟s4，以所述金屬種子層為生長(zhǎng)基礎(chǔ)電鍍形成一第一金屬層覆蓋所述阻擋層的表面；

步驟s5，于所述第一金屬層的上表面覆蓋一第二金屬層；

步驟s6，于所述第二金屬層的上表面覆蓋一應(yīng)力層形成復(fù)合薄膜；

步驟s7，對(duì)所述復(fù)合薄膜進(jìn)行熱退火工藝；

步驟s8，依次去除所述應(yīng)力層、所述第二金屬層、所述第一金屬層的上部以及形成于所述基底的上表面的所述阻擋層，使得剩余的所述第一金屬層與所述基底暴露出的上表面齊平，以在所述凹槽中形成金屬互連結(jié)構(gòu)。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述第一金屬層為銅金屬層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述第二金屬層為合金層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述合金層為錳銅合金層，或鋁銅合金層，或銀銅合金層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述第二金屬層的厚度大于或等于50a。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述第二金屬層為純金屬層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述應(yīng)力層為氮化鉈層或氮化鈦層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述應(yīng)力層為鉈和氮化鉈的復(fù)合層，或鈦和氮化鈦的復(fù)合層。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述熱退火工藝的退火溫度為100～250℃，退火時(shí)間為10～120min。

上述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，所述應(yīng)力層的去除方式為濕法刻蝕或化學(xué)機(jī)械研磨。

有益效果：本發(fā)明形成的金屬互連結(jié)構(gòu)中不會(huì)出現(xiàn)因應(yīng)力變化產(chǎn)生的空隙，從而提高了金屬互連結(jié)構(gòu)的性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法的步驟流程圖；

圖2～6為本發(fā)明一實(shí)施例中金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法的各步驟形成的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，如圖1所示，提出了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，各步驟形成的結(jié)構(gòu)可以如圖2～6所示，該制備方法可以包括：

步驟s1，提供一復(fù)合結(jié)構(gòu)(附圖中未顯示)，于復(fù)合結(jié)構(gòu)的上表面制備一基底10，并于基底10的上表面形成一凹槽tr或通孔(該實(shí)施例以凹槽tr為例)；

步驟s2，制備一阻擋層20覆蓋基底10的上表面以及凹槽tr的側(cè)壁和底部，或制備一阻擋層覆蓋基底10的上表面以及通孔的側(cè)壁；

步驟s3，制備一金屬種子層30覆蓋阻擋層20暴露出的表面；

步驟s4，以金屬種子層30為生長(zhǎng)基礎(chǔ)電鍍形成一第一金屬層40覆蓋阻擋層30的表面；

步驟s5，于第一金屬層40的上表面覆蓋一第二金屬層50；

步驟s6，于第二金屬層50的上表面覆蓋一應(yīng)力層60形成復(fù)合薄膜；

步驟s7，對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行熱退火工藝；

步驟s8，依次去除應(yīng)力層60、第二金屬層50、第一金屬層40的上部以及形成于基底10的上表面的阻擋層20，使得剩余的第一金屬層40與基底10暴露出的上表面齊平，以在凹槽tr中形成金屬互連結(jié)構(gòu)。

上述技術(shù)方案中，由于采用了第二金屬層50，讓第二金屬層50中的金屬元素向第一金屬層40內(nèi)擴(kuò)散往往需要更高溫度或更長(zhǎng)時(shí)間的退火來實(shí)現(xiàn)，這會(huì)在第一金屬層40中產(chǎn)生空隙；但是本發(fā)明在制備過程中，在第二金屬層50的上表面覆蓋了應(yīng)力層60，從而減少了金屬晶粒的變化產(chǎn)生的空隙；基底10可以是具有低介電常數(shù)的介電層，可以由氮化物或者氧化物制備形成；金屬種子層30可以是通過物理氣相沉積制備的，第一金屬層40的金屬種類應(yīng)與金屬種子層30一致，例如均為銅；復(fù)合結(jié)構(gòu)可以是已經(jīng)制備形成器件層的需要進(jìn)一步形成金屬互連結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，但這只是一種優(yōu)選的情況，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，第一金屬層40可以為銅金屬層，但這只是一種優(yōu)選的情況，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，第二金屬層50為合金層。

上述實(shí)施例中，優(yōu)選地，合金層為錳銅合金層，或鋁銅合金層，或銀銅合金層，或者是其他合金。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，第二金屬層50的厚度大于或等于50a，從而保證有足夠的金屬元素?cái)U(kuò)散至第一金屬層40中。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，第二金屬層50為純金屬層，例如為錳金屬層等。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，應(yīng)力層60為氮化鉈層或氮化鈦層。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，應(yīng)力層60為鉈和氮化鉈的復(fù)合層，或鈦和氮化鈦的復(fù)合層，但這只是優(yōu)選的情況，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，熱退火工藝的退火溫度為100～250℃，退火時(shí)間為10～120min，從而保證金屬擴(kuò)散的足夠溫度和作用時(shí)間，但這只是優(yōu)選的情況，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，應(yīng)力層60的去除方式為濕法刻蝕或化學(xué)機(jī)械研磨，但這只是優(yōu)選的情況，不應(yīng)視為是對(duì)本發(fā)明的限制。

上述技術(shù)方案中，去除第二金屬層50、第一金屬層40的上部以及形成于基底10的上表面的阻擋層20，使得剩余的第一金屬層40與基底10暴露出的上表面齊平，可以是通過化學(xué)機(jī)械研磨的方法實(shí)現(xiàn)的。

通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其中，包括：制備一基底，并于基底的上表面形成一凹槽或通孔；制備一阻擋層覆蓋基底的上表面以及凹槽的側(cè)壁和底部，或制備一阻擋層覆蓋基底的上表面以及通孔的側(cè)壁；制備一金屬種子層覆蓋阻擋層暴露出的表面；以金屬種子層為生長(zhǎng)基礎(chǔ)電鍍形成一第一金屬層覆蓋阻擋層的表面；于第一金屬層的上表面覆蓋一第二金屬層；于第二金屬層的上表面覆蓋一應(yīng)力層形成復(fù)合薄膜；對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行熱退火工藝；去除阻擋層，在凹槽中形成金屬互連結(jié)構(gòu)；上述技術(shù)方案的有益效果是：形成的金屬互連結(jié)構(gòu)中不會(huì)出現(xiàn)因應(yīng)力變化產(chǎn)生的空隙，從而提高了金屬互連結(jié)構(gòu)的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：鮑宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海華力微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.11
技術(shù)公布日：2017.09.12