互连结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种互连结构及其制造方法，涉及半导体技术领域。所述方法包括：提供衬底结构，其包括：衬底；在衬底上的第一金属层；在衬底上并覆盖第一金属层的电介质层，其具有延伸到第一金属层的开口，开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在向衬底施加第一偏压的情况下，在沟槽的底部和侧壁、通孔的底部和侧壁上沉积第一阻挡层；在向衬底施加大于第一偏压的第二偏压的情况下，在第一阻挡层上沉积第二阻挡层，第一和第二阻挡层作为阻挡层；在向衬底施加竖直偏压的情况下，利用等离子体对沟槽的底部和通孔的底部上的阻挡层进行轰击，以去除沟槽的底部和通孔的底部上的阻挡层的至少一部分；沉积第二金属层以填充开口。本发明专利技术能提高互连结构的可靠性。

Interconnect structure and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
互连结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种互连结构及其制造方法。
技术介绍
图1示出了现有的互连结构的示意图。如图1所示，在对覆盖金属层101的电介质层102进行刻蚀形成沟槽103和通孔104后，通常需要在沟槽103和通孔104的底部和侧壁上沉积阻挡层105以阻挡后续沉积的金属向电介质层102中扩散。然而，由于采用的阻挡层105的电阻率比较大，这使得通孔104的电阻比较高。现有技术中，为了降低通孔104的电阻，一般的做法是采用等离子来轰击沟槽103底部和通孔104底部的阻挡层105以减小通孔104底部的阻挡层105的厚度。然而，专利技术人发现，等离子有可能会刻穿沟槽103底部的阻挡层105，进而在沟槽103底部下的电介质层102中形成空的“尖刺”106，这些“尖刺”106会导致互连结构漏电、产生寄生电容等，从而影响互连结构的可靠性。因此，有必要提出一种新的技术方案来提高互连结构的可靠性。
技术实现思路
本公开的一个实施例的目的在于提出一种新的互连结构的制造方法，能够提高互连结构的可靠性。本公开的另一个实施例的目的在于提出一种新的互连结构。根据本公开的一个实施例，提供了一种互连结构的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底之上的第一金属层；和在所述衬底上并覆盖所述第一金属层的电介质层，所述电介质层具有延伸到所述第一金属层的开口，所述开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在向衬底施加第一偏压的情况下，在所述沟槽的底部和侧壁、以及所述通孔的底部和侧壁上沉积第一阻挡层；在向衬底施加大于所述第一偏压的第二偏压的情况下，在所述第一阻挡层上沉积第二阻挡层，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层作为阻挡层；在向衬底施加竖直偏压的情况下，利用等离子体对所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层进行轰击，以去除所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的至少一部分；沉积第二金属层以填充所述开口。在一个实施例中，所述第一偏压的偏压功率为0。在一个实施例中，所述第二偏压的偏压功率为200-800W。在一个实施例中，所述竖直偏压的偏压功率为500-1000W，所述等离子体的流量为10-50sccm，轰击时间为3-5s。在一个实施例中，所述等离子体的源气体包括惰性气体。在一个实施例中，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的厚度的50％以上被去除。在一个实施例中，通过溅射的方式沉积所述第一阻挡层，溅射功率为5-25KW。在一个实施例中，通过溅射的方式沉积所述第二阻挡层，溅射功率为10-25KW。在一个实施例中，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的一部分被去除；在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在剩余的阻挡层上沉积第三阻挡层。在一个实施例中，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层全部被去除；在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在所述沟槽的底部和所述通孔的底部、以及剩余的阻挡层上沉积第三阻挡层。在一个实施例中，所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述第三阻挡层的材料包括TaN、Ta或由TaN和Ta组成的叠层。在一个实施例中，在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在所述第三阻挡层上形成籽晶层。在一个实施例中，所述籽晶层包括Cu、CuAl合金膜或CuMn合金膜。在一个实施例中，CuMn合金膜中Mn的原子百分比为0.05％-10％。在一个实施例中，所述方法还包括：对所述第二金属层进行平坦化，以使得剩余的第二金属层的上表面与所述电介质层的上表面基本齐平。在一个实施例中，所述第一金属层和所述第二金属层的材料包括铜。在一个实施例中，所述开口的宽度为20-80nm，所述开口的深度为20-300nm。在一个实施例中，所述开口为大马士革双镶嵌结构的开口。在一个实施例中，所述第一阻挡层的厚度为3-15埃；所述第二阻挡层的厚度为10-100埃。根据本公开的另一个实施例，提供了一种互连结构的制造方法，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底之上的第一金属层；和在所述衬底上并覆盖所述第一金属层的电介质层，所述电介质层具有延伸到所述第一金属层的开口，所述开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在不向衬底施加偏压的情况下，在所述沟槽的底部和侧壁、以及所述通孔的底部和侧壁上沉积阻挡层；在向衬底施加竖直偏压的情况下，利用等离子体对所述沟槽的底部和所述通孔的底部的阻挡层进行轰击，以去除所述沟槽的底部和所述通孔的底部的阻挡层的至少一部分；沉积第二金属层以填充所述开口。根据本公开的又一个实施例，提供了一种互连结构，包括：衬底；在所述衬底之上的第一金属层；在所述衬底上并覆盖所述第一金属层的电介质层，所述电介质层具有延伸到所述第一金属层的开口，所述开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在所述沟槽的底部和侧壁、以及所述通孔的底部和侧壁上的第一阻挡层；在所述第一阻挡层上的第二阻挡层；和在所述第二阻挡层之上填充所述开口的第二金属层；其中，所述通孔的底部上的第一阻挡层和第二阻挡层的总厚度小于所述通孔的侧壁上的第一阻挡层和第二阻挡层的总厚度。在一个实施例中，所述互连结构还包括：在所述第二阻挡层与所述第二金属层之间的第三阻挡层。在一个实施例中，所述互连结构还包括：在所述第三阻挡层与所述第二金属层之间的籽晶层。在一个实施例中，所述籽晶层包括Cu、CuAl合金膜或CuMn合金膜。在一个实施例中，CuMn合金膜中Mn的原子百分比为0.05％-10％。在一个实施例中，所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述第三阻挡层的材料包括TaN、Ta或由TaN和Ta组成的叠层。在一个实施例中，所述第一金属层和所述第二金属层的材料包括铜。在一个实施例中，所述开口的宽度为20-80nm，所述开口的深度为20-300nm。在一个实施例中，所述开口为大马士革双镶嵌结构的开口。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。附图说明附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理，在附图中：图1示出了现有的互连结构的示意图；图2是根据本公开一个实施例的互连结构的制造方法的简化流程图；图3A示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3B示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3C示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3D示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3E示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3F示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图3G示出了根据本公开一些实施例的互连结构的制造方法的一个阶段；图4是根据本公开另一个实施例的互连结构的制造方法的简化流程图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连结构的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底之上的第一金属层；和在所述衬底上并覆盖所述第一金属层的电介质层，所述电介质层具有延伸到所述第一金属层的开口，所述开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在向衬底施加第一偏压的情况下，在所述沟槽的底部和侧壁、以及所述通孔的底部和侧壁上沉积第一阻挡层；在向衬底施加大于所述第一偏压的第二偏压的情况下，在所述第一阻挡层上沉积第二阻挡层，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层作为阻挡层；在向衬底施加竖直偏压的情况下，利用等离子体对所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层进行轰击，以去除所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的至少一部分；沉积第二金属层以填充所述开口。

【技术特征摘要】
1.一种互连结构的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底结构，所述衬底结构包括：衬底；在所述衬底之上的第一金属层；和在所述衬底上并覆盖所述第一金属层的电介质层，所述电介质层具有延伸到所述第一金属层的开口，所述开口包括上部的沟槽和下部的通孔；在向衬底施加第一偏压的情况下，在所述沟槽的底部和侧壁、以及所述通孔的底部和侧壁上沉积第一阻挡层；在向衬底施加大于所述第一偏压的第二偏压的情况下，在所述第一阻挡层上沉积第二阻挡层，所述第一阻挡层和所述第二阻挡层作为阻挡层；在向衬底施加竖直偏压的情况下，利用等离子体对所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层进行轰击，以去除所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的至少一部分；沉积第二金属层以填充所述开口。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一偏压的偏压功率为0。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二偏压的偏压功率为200-800W。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竖直偏压的偏压功率为500-1000W，所述等离子体的流量为10-50sccm，轰击时间为3-5s。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体的源气体包括惰性气体。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的厚度的50％以上被去除。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过溅射的方式沉积所述第一阻挡层，溅射功率为5-25KW。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过溅射的方式沉积所述第二阻挡层，溅射功率为10-25KW。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层的一部分被去除；在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在剩余的阻挡层上沉积第三阻挡层。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沟槽的底部和所述通孔的底部上的阻挡层全部被去除；在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在所述沟槽的底部和所述通孔的底部、以及剩余的阻挡层上沉积第三阻挡层。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第一阻挡层、所述第二阻挡层和所述第三阻挡层的材料包括TaN、Ta或由TaN和Ta组成的叠层。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在沉积第二金属层以填充所述开口之前，还包括：在所述第三阻挡层上形成籽晶层。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述籽晶层包括Cu、CuAl合金膜或CuMn合金膜。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，CuMn合金膜中Mn的原子百分比为0.05％-10％。15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对所述第二金属层进行平坦化，以使得剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继全，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11