本申請涉及半導(dǎo)體制造，具體涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著集成電路的發(fā)展，特征尺寸不斷減小，通孔的接觸電阻（rc)的大小對芯片的電學(xué)性能的影響越來越大，更低的接觸電阻可以降低電路互連的電源電壓降（ir?drop）以及降低發(fā)熱量，提高通孔處的可靠性，對提高芯片性能有重要意義。

2、目前金屬互連刻蝕工藝主要為溝槽-通孔一體化刻蝕（all?in?one，aio?et)，在這一過程中會氧化通孔底部的金屬層表面從而產(chǎn)生氧化銅，同時刻蝕產(chǎn)生的?polymer（聚合物）殘留也容易導(dǎo)致通孔開路或高阻，因此在沉積擴散抑制層前的預(yù)清潔處理（pre-clean)非常重要。

3、目前預(yù)清潔處理主要分為物理清潔和反應(yīng)型預(yù)清潔，其中，物理清潔例如采用氬離子轟擊形成溝槽-通孔之后的半導(dǎo)體裝置，但是容易對低k介質(zhì)層造成較大損傷，在小技術(shù)節(jié)點已不再適用；反應(yīng)型預(yù)清潔主要包括：reactive?clean?(h+)和aktive??clean（h·）這兩種反應(yīng)型預(yù)處理方式，這兩種反應(yīng)型預(yù)處理方式雖然對低k介質(zhì)層損傷降低，但在還原通孔底部的氧化銅過程中容易在金屬層表面生成較多空位（vacancy），從而導(dǎo)致通孔的接觸電阻rc增大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，可以解決傳統(tǒng)的金屬互連一體化刻蝕之后的預(yù)清潔處理存在對低k介質(zhì)層造成較大損傷、通孔底部的金屬層表面生成較多空位從而導(dǎo)致通孔的接觸電阻rc增大等問題中的至少一個問題。

2、本申請實施例提供了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

3、提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成有金屬互連層，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上依次形成有阻擋層和低k介質(zhì)層，所述阻擋層覆蓋所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及所述金屬互連層，所述低k介質(zhì)層覆蓋所述阻擋層；

4、刻蝕所述低k介質(zhì)層、所述阻擋層以形成溝槽和通孔，所述通孔位于所述溝槽的底部并且與所述溝槽相連通；

5、在工藝腔室中至少通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理，其中，工藝腔室壓力為10-7pa~10-6pa；工藝溫度為25℃~90℃；

6、形成擴散抑制層，所述擴散抑制層覆蓋所述溝槽的側(cè)壁、底壁以及所述通孔的側(cè)壁；

7、形成金屬材料層，所述金屬材料層填充所述通孔和所述溝槽，并且與所述金屬互連層相連，以得到金屬互連結(jié)構(gòu)。

8、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，在工藝腔室中至少通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行預(yù)清潔處理的步驟包括：

9、在工藝腔室中通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理，氫氣的流量為0~600sccm；工藝腔室壓力為10-7pa~10-6pa?；工藝溫度為25℃~90℃；清潔持續(xù)時長為0s~30s。

10、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，在工藝腔室中至少通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行預(yù)清潔處理的步驟包括：

11、在工藝腔室中通入氫氣和氦氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理，氫氣在氫氣和氦氣中的比例為（1:20）~（1:5）；工藝腔室壓力為10-7pa~10-6pa；工藝溫度為25℃~40℃；清潔持續(xù)時長為30s~90s。

12、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，在工藝腔室中通入氫氣和氦氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理的過程中，氫氣的流量為20sccm~100sccm，氦氣的流量為250sccm~500sccm。

13、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述阻擋層的材質(zhì)為sicn。

14、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述金屬互連層的材質(zhì)為銅。

15、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述金屬材料層的材質(zhì)為銅。

16、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述擴散抑制層包括：堆疊的氮化坦層和坦層，所述氮化坦層覆蓋所述溝槽的側(cè)壁以及所述通孔的側(cè)壁和底壁，所述坦層覆蓋所述氮化坦層。

17、可選的，在所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法中，所述擴散抑制層的厚度為50埃~200埃。

18、本申請技術(shù)方案，至少包括如下優(yōu)點：

19、本申請?zhí)峁┑慕饘倩ミB結(jié)構(gòu)的制備方法中，在刻蝕低k介質(zhì)層、阻擋層以形成溝槽和通孔之后，在工藝腔室中至少通入氫氣，并在工藝腔室壓力為10-7pa~10-6pa；工藝溫度為25℃~90℃的氛圍下，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理。本申請通過改善aktive??clean（h·）反應(yīng)型預(yù)清潔處理工藝，通過在較小的氣體壓力和較低的工藝溫度的環(huán)境下進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理，能夠減少甚至避免通孔底部的氧化銅還原過程中生成空位的情況，從而可以避免通孔接觸電阻增加，同時本申請的反應(yīng)型預(yù)清潔處理也大大降低了對低k介質(zhì)層的損傷，提高了金屬互連結(jié)構(gòu)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在工藝腔室中至少通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行預(yù)清潔處理的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在工藝腔室中至少通入氫氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行預(yù)清潔處理的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，在工藝腔室中通入氫氣和氦氣，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理的過程中，氫氣的流量為20sccm~100sccm，氦氣的流量為250sccm~500sccm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述阻擋層的材質(zhì)為sicn。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述金屬互連層的材質(zhì)為銅。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述金屬材料層的材質(zhì)為銅。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述擴散抑制層包括：堆疊的氮化坦層和坦層，所述氮化坦層覆蓋所述溝槽的側(cè)壁以及所述通孔的側(cè)壁和底壁，所述坦層覆蓋所述氮化坦層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述擴散抑制層的厚度為50埃~200埃。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N金屬互連結(jié)構(gòu)的制備方法，在制備方法中，在刻蝕低K介質(zhì)層、阻擋層以形成溝槽和通孔之后，在工藝腔室中至少通入氫氣，并在工藝腔室壓力為10<supgt;?7</supgt;Pa~10<supgt;?6</supgt;Pa；工藝溫度為25℃~90℃的氛圍下，對形成所述溝槽和所述通孔之后的半導(dǎo)體裝置進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理。本申請通過改善Aktive??clean（H·）反應(yīng)型預(yù)清潔處理工藝，通過在較小的氣體壓力和較低的工藝溫度的環(huán)境下進行反應(yīng)型預(yù)清潔處理，減少甚至避免通孔底部的氧化銅還原過程中生成空位的情況，從而可以避免通孔接觸電阻增加，同時本申請的反應(yīng)型預(yù)清潔處理也大大降低了對低K介質(zhì)層的損傷。

技術(shù)研發(fā)人員：陳童慶,袁洋,仲召快,朱作華,王函
受保護的技術(shù)使用者：華虹半導(dǎo)體（無錫）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15