金屬互連結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種金屬互連結構，所述金屬互連結構包括：半導體基底；位于所述半導體基底上的銅互連線；位于所述銅互連線上的連接層，所述連接層含碳、硼和鋁；以及位于所述連接層上的低K介質(zhì)層。在此，通過連接層連接銅互連線和低K介質(zhì)層，利用含碳、硼和鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連線和低K介質(zhì)層都能很好粘合的性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從而提高了生產(chǎn)良率、降低了制造成本。
【專利說明】金屬互連結構
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及集成電路【技術領域】，特別涉及一種金屬互連結構。
【背景技術】
[0002] 隨著集成電路的制造向超大規(guī)模集成電路（ULSI)發(fā)展，其內(nèi)部的電路密度越來越 大，所含元件數(shù)量不斷增加，使得晶片的表面無法提供足夠的面積來制造所需的互連線。為 了配合元件縮小后所增加的互連線需求，利用配線槽及通孔實現(xiàn)的兩層以上的多層金屬互 連線的設計，成為超大規(guī)模集成電路技術所必須采用的方法。
[0003] 傳統(tǒng)的金屬互連線是由鋁金屬制造實現(xiàn)的，但隨著集成電路芯片中器件特征尺寸 的不斷縮小，金屬互連線中的電流密度不斷增大，響應時間不斷縮短，傳統(tǒng)鋁互連線已達到 了工藝極限。當工藝尺寸小于130nm以后，傳統(tǒng)的鋁互連線技術已逐漸被銅互連線技術所 取代。與鋁互連線相比，銅互連線中由于銅金屬的電阻率更低、電遷移壽命更長，從而可以 降低互連線的RC延遲、改善電遷移等引起的可靠性問題。
[0004] 隨著集成電路工藝的進一步發(fā)展，電路密度進一步增大，金屬互連線帶來的寄生 電容已經(jīng)成為限制半導體電路速度的主要因素。為了減少金屬互連線之間的寄生電容，低 介電常數(shù)絕緣材料被用作隔離金屬互連線之間的介質(zhì)層，該作為介質(zhì)層的低介電常數(shù)絕緣 材料被稱為低κ介質(zhì)層。其中，K表不介電系數(shù)，高和低是相對于二氧化娃的介電系數(shù)而言 的，所述二氧化硅的介電系數(shù)通常為3. 9。
[0005] 低K介質(zhì)層能夠很好地減少銅互連線之間的寄生電容，但是其與銅互連線的連接 可靠性也成了一個突出的問題。特別的，現(xiàn)有技術中，較常用的低K介質(zhì)層由摻碳的氮化硅 (NDC)材料形成，此種材料介電系數(shù)較低，能夠很好地減少銅互連線之間的寄生電容。但是， NDC層與銅互連線的連接可靠性不高，在芯片封裝等過程中，經(jīng)常發(fā)生NDC層與銅互連線崩 裂的問題，由此將造成所形成的芯片不合格，降低生產(chǎn)良率、提高制造成本。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的在于提供一種金屬互連結構，以解決利用現(xiàn)有的低K介質(zhì)層與 銅互連線之間的連接可靠性不高，特別的，所述低K介質(zhì)層為NDC層時尤其突出，在芯片封 裝等過程中，經(jīng)常發(fā)生NDC層與銅互連線崩裂的問題。
[0007] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種金屬互連結構，所述金屬互連結構包 括：半導體基底；位于所述半導體基底上的銅互連線；位于所述銅互連線上的連接層，所述 連接層含碳、硼和鋁；以及位于所述連接層上的低K介質(zhì)層。
[0008] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述連接層的厚度為10埃?1000埃。
[0009] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述連接層為碳硼化鋁層。
[0010] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述連接層還含氫。
[0011] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述低K介質(zhì)層為NDC層。
[0012] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述NDC層的厚度為10埃?1000埃。
[0013] 可選的，在所述的金屬互連結構中，還包括位于所述半導體基底上的絕緣層，所述 銅互連線位于所述絕緣層中。
[0014] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述絕緣層為氮化硅層或者二氧化硅層。
[0015] 可選的，在所述的金屬互連結構中，所述半導體基底中形成有M0S晶體管。
[0016] 在本實用新型提供的金屬互連結構中，通過連接層連接銅互連線和低K介質(zhì)層， 利用含碳、硼和鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連線和低K介質(zhì)層 都能很好粘合的性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從而提高了生產(chǎn) 良率、降低了制造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017] 圖1?圖6是本實用新型的金屬互連結構的形成過程示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提出的金屬互連結構作進一步詳細說 明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均 采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實 施例的目的。
[0019] 本申請的核心思想在于，通過連接層連接銅互連線和低K介質(zhì)層，利用含碳、硼和 鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連線和低K介質(zhì)層都能很好粘合的 性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從而提高了生產(chǎn)良率、降低了制造 成本。
[0020] 具體的，請參考圖6,在本申請實施例中，所述金屬互連結構包括：半導體基底10 ; 位于所述半導體基底10上的銅互連線13 ;位于所述銅互連線13上的連接層14,所述連接 層14含碳、硼和鋁；以及位于所述連接層14上的低K介質(zhì)層15。
[0021] 在本申請實施例中，所述連接層14為碳硼化鋁層，所述連接層14的厚度為10 埃?1000埃。所述低K介質(zhì)層15為NDC層，所述NDC層的厚度為10埃?1000埃。
[0022] 接下去，將結合所述金屬互連結構的形成過程對所述金屬互連結構做進一步描 述，具體的，請參考圖1?圖6。
[0023] 如圖1所示，提供半導體基底10,在本申請實施例中，所述半導體基底10可以包括 硅襯底或者鍺硅襯底，并且，進一步的，所述硅襯底或者鍺硅襯底上形成有M0S晶體管等半 導體元件。
[0024] 接著，如圖2所示，在所述半導體基底10上形成絕緣層11。在本申請實施例中，所 述絕緣層11為氮化硅層或者二氧化硅層。在本申請其他實施例中，所述絕緣層11也可以為 多層結構，例如包括NDC層、氮化硅層以及PET0S層等等。優(yōu)選的，所述絕緣層11的厚度為 1000埃?6000埃，例如，所述絕緣層11的厚度為1000埃、1500埃、2000埃、3500埃、4500 埃、5000埃、5500?；蛘?000埃等。在本申請實施例中，所述絕緣層11通過化學氣相沉積 (CVD)工藝形成。進一步的，所述絕緣層11可以通過等離子體增強化學氣相沉積（PECVD) 工藝形成。
[0025] 接著，如圖3所示，在所述絕緣層11中形成通孔12。根據(jù)所要形成的銅互連線的 數(shù)量，所述通孔12的數(shù)量可以是一個或者多個。進一步的，根據(jù)所連接的半導體元件的位 置不同，所述通孔12還可以有不同的形狀。在本申請實施例中，僅示意性的示出了兩個相 同形狀的通孔12。優(yōu)選的，所述通孔12通過濕法刻蝕工藝形成，例如通過HF、H2S04、H202、 H3P04及其混合液等。
[0026] 接著，如圖4所示，在所述通孔12中形成銅互連線13。具體的，首先，可通過物理 氣相沉積（PVD)工藝形成銅互連材料層，所述銅互連材料層覆蓋所述絕緣層11并填充通孔 12 ;接著，對所述銅互連材料層執(zhí)行化學機械研磨（CMP)工藝，從而在所述通孔12中形成銅 互連線13。即所述銅互連線13位于所述絕緣層11中。
[0027] 接著，如圖5所示，形成連接層14,所述連接層14含碳、硼和鋁，所述連接層14覆 蓋所述銅互連線13以及絕緣層11。優(yōu)選的，所述連接層14的厚度為10埃?1000埃，例如 所述連接層14的厚度為10埃、50埃、100埃、200埃、35埃、500埃、650埃、800埃、900?；?者1000埃等。
[0028] 在本申請實施例中，所述連接層14為碳硼化鋁（A18B4C7)層。具體的，所述碳硼 化鋁（A18B4C7)層可通過A14C3和B4C形成。優(yōu)選的，形成所述碳硼化鋁（A18B4C7)層的工 藝溫度為 1600°C?2000°C，例如為 1600°C、1650°C、1700°C、1800°C、1900°C或者 2000°C等。
[0029] 在本申請的其他實施例中，所述連接層14還可含氫，即所述連接層14為 BxAlyCzHw層。具體的，所述BxAlyCzHw層可通過B2H6和A1R3 (其中，R為有機物）在等離 子體工藝下形成。
[0030] 最后，如圖6所示，在所述連接層14上形成低K介質(zhì)層15。在本申請實施例中，所 述低K介質(zhì)層15為NDC層。優(yōu)選的，所述NDC層的厚度為10埃?1000埃，例如，所述NDC 層的厚度為10埃、50埃、100埃、200埃、35埃、500埃、650埃、800埃、900?；蛘?000埃等。 具體的，所述NDC層可通過化學氣相沉積（CVD)工藝形成。進一步的，所述NDC層可以通過 等離子體增強化學氣相沉積（PECVD)工藝形成。
[0031] 綜上可見，在本實用新型實施例提供的金屬互連結構中，通過連接層連接銅互連 線和低K介質(zhì)層，利用含碳、硼和鋁的連接層的耐腐蝕性、抗熱性、抗氧化性，以及與銅互連 線和低K介質(zhì)層都能很好粘合的性能，提高了低K介質(zhì)層與銅互連線之間的連接可靠性，從 而提高了生產(chǎn)良率、降低了制造成本。
[0032] 上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限 定，本實用新型領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權利要 求書的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種金屬互連結構，其特征在于，包括：半導體基底；位于所述半導體基底上的絕緣 層；位于所述絕緣層中的銅互連線；位于所述銅互連線上的連接層，所述連接層為碳硼化 鋁層；以及位于所述連接層上的低K介質(zhì)層。
2. 如權利要求1所述的金屬互連結構，其特征在于，所述連接層的厚度為10埃?1000 埃。
3. 如權利要求1所述的金屬互連結構，其特征在于，所述低K介質(zhì)層為NDC層。
4. 如權利要求3所述的金屬互連結構，其特征在于，所述NDC層的厚度為10埃?1000 埃。
5. 如權利要求1所述的金屬互連結構，其特征在于，所述絕緣層為氮化硅層或者二氧 化娃層。
6. 如權利要求1?5中任一項所述的金屬互連結構，其特征在于，所述半導體基底中形 成有MOS晶體管。
【文檔編號】H01L23/538GK203895443SQ201420103780
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權日:2014年3月7日
【發(fā)明者】周鳴 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司