專利名稱：采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅后道互連工藝，尤其涉及一種采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝。
背景技術(shù)：
隨著集成電路制造工藝的不斷進步，半導(dǎo)體器件的體積正變得越來越小，要將它們連接起來也更加困難。在過去的30年中，半導(dǎo)體工業(yè)界都是以鋁作為連接器件的材料， 但隨著芯片的縮小，工業(yè)界需要更細(xì)，更薄的連接，而且鋁的高電阻特性也越來越難以符合需求。而且在高密度特大規(guī)模集成電路的情況下，高電阻容易造成電子發(fā)生“跳線”，導(dǎo)致附近的器件產(chǎn)生錯誤的開關(guān)狀態(tài)。也就是說，以鋁作為導(dǎo)線的芯片可能產(chǎn)生無法與預(yù)測的運作情況，同時穩(wěn)定性也較差。在如此細(xì)微的電路上，銅的傳輸信號速度比鋁更快、而且也更加穩(wěn)定。傳統(tǒng)集成電路的金屬連線是以金屬層的刻蝕方式來制作金屬導(dǎo)線，然后進行介電層的填充、介電層的化學(xué)機械拋光，重復(fù)上述工序，進而成功進行多層金屬疊加。但當(dāng)金屬導(dǎo)線的材料由鋁轉(zhuǎn)換成電阻鋁更低的銅的時候，由于銅的干刻較為困難，因此新的鑲嵌技術(shù)對銅的制程來說就極為必須。
鑲嵌技術(shù)又稱為大馬士革工藝，該技術(shù)首先在介電層上刻蝕金屬導(dǎo)線槽，然后再填充金屬，再對金屬進行金屬機械拋光，重復(fù)上述工序，進而成功進行多層金屬疊加。鑲嵌技術(shù)的最主要特點是不需要進行金屬層的刻蝕工藝，這對銅工藝的推廣和應(yīng)用極為重要。集成電路制造技術(shù)已經(jīng)跨入130nm的時代。目前的絕大多數(shù)銅布線處于180到 130nm工藝階段，約40%的邏輯電路生產(chǎn)線會用到銅布線工藝。到了 90nm工藝階段，則有 90%的半導(dǎo)體生產(chǎn)線采用銅布線工藝。采用Cu-CMP的大馬士革鑲嵌工藝是目前唯一成熟和已經(jīng)成功應(yīng)用到IC制造中的銅圖形化工藝。多層連線電容的計算公式
權(quán)利要求
1.一種采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，在一襯底中形成有金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的源/漏摻雜區(qū)域，在襯底上形成有金屬氧化物場效應(yīng)管的柵極；一接觸孔刻蝕阻擋層覆蓋在襯底及設(shè)置在襯底上的柵極上，并且接觸孔刻蝕阻擋層的上方還覆蓋有一層接觸孔絕緣氧化層薄膜，并形成貫穿接觸孔絕緣氧化層薄膜和接觸孔刻蝕阻擋層的多個通孔，部分通孔接觸柵極，部分通孔接觸源/漏摻雜區(qū)，且通孔中還填充有金屬材料；在接觸孔絕緣氧化層薄膜上依次淀積一金屬層刻蝕阻擋層和一第一金屬層絕緣介質(zhì)， 刻蝕通孔上方的金屬層刻蝕阻擋層和第一金屬層絕緣介質(zhì)形成多個導(dǎo)線槽，并且在導(dǎo)線槽內(nèi)填充金屬銅，其特征在于，包括以下步驟步驟a 在第一金屬層絕緣介質(zhì)層上淀積一層金屬銅合金層； 步驟b 對金屬銅合金層進行刻蝕，僅保留位于導(dǎo)線槽上方并與導(dǎo)線槽接觸的金屬銅合金層的殘留區(qū)域，其余的金屬銅合金層刻蝕去除；步驟c 在第一金屬層絕緣介質(zhì)層上淀積一層第二金屬層絕緣介質(zhì)層，第二金屬層絕緣介質(zhì)層同時覆蓋在殘留的金屬銅合金層上；步驟d 刻蝕第二金屬層絕緣介質(zhì)層形大馬士革銅互連結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，其特征在于，將步驟a中的金屬銅合金層的厚度控制在1納米至1000納米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，其特征在于，采用選擇性淀積技術(shù)淀積形成金屬銅合金層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，其特征在于，淀積金屬銅合金層采用的合金為鈷鎢磷化物或鈷鎢硼化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，其特征在于，步驟d中的大馬士革銅互連結(jié)構(gòu)包括溝槽與通孔的組合結(jié)構(gòu)，將溝槽開設(shè)在第二金屬層絕緣介質(zhì)層上，將通孔開設(shè)在溝槽的下方，使通孔的底部止于殘留的金屬銅合金層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝，其特征在于，步驟b之前還包括在金屬層刻蝕阻擋層上旋涂光刻膠，并進行光刻。
全文摘要
本發(fā)明采用金屬銅合金作為刻蝕阻擋層的銅后道互連工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于存在刻蝕阻擋層導(dǎo)致的器件整體電容高，器件速度慢，并容易產(chǎn)生電遷移的問題，利用銅合金取代金屬層及以后各層金屬的刻蝕阻擋層的銅互連工藝集成方案，降低了器件的整體電容，提高了器件的速度，并改善了銅工藝的電遷移問題。
文檔編號H01L21/768GK102437091SQ20111020642
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月22日
發(fā)明者張旭昇, 朱駿 申請人:上海華力微電子有限公司