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。其中，所述方法包括：提供在金属互连层上的电介质层；在所述电介质层上沉积碳氟化合物层；在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层；以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔；沉积金属以填充所述沟槽和所述通孔；执行平坦化工艺，以使得剩余的金属和剩余的碳氟化合物层基本齐平。本发明专利技术能够提高互连结构的可靠性。

【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
随着集成电路工艺的发展，器件的尺寸越来越小，为了降低金属互连线之间的寄生电容，低k电介质材料逐渐代替二氧化硅被用在互连结构中。多孔超低k材料可以进一步降低互连结构中的电介质材料的介电常数，因此在更小尺寸的器件中的互连结构中倾向于采用多孔超低k材料。本专利技术的专利技术人发现，利用多孔超低k材料作为互连结构中的电介质材料时，多孔超低k材料可能会受到其他工艺的影响，例如，在形成的沟槽和通孔中填充金属后需要进行平坦化工艺，平坦化工艺可能会向多孔超低k材料中引入水，从而影响其介电性能和可靠性，进而影响互连结构的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例的目的在于提出一种互连结构的制造方法，能够提高互连结构的可靠性。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种互连结构的制造方法，包括：提供在金属互连层上的电介质层；在所述电介质层上沉积碳氟化合物层；在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层；以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔；沉积金属以填充所述沟槽和所述通孔；执行平坦化工艺，以使得剩余的金属和剩余的碳氟化合物层基本齐平。在一个实施例中，所述硬掩膜层具有延伸到所述硬掩膜层中的第一开口；所述以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔包括：在所述硬掩模层上形成图案化的第一掩模层，所述第一掩模层具有延伸到所述第一开口的底部的第二开口；以所述第一掩模层为掩模刻蚀所述硬掩模层、所述碳氟化合物层和所述电介质层，从而形成到所述电介质层中的第三开口；去除所述第一掩模层；以剩余的硬掩模层为掩模去除所述第三开口下的电介质层，并去除第一开口下的硬掩模层、碳氟化合物层和电介质层的一部分，从而形成所述沟槽和所述通孔。在一个实施例中，所述第一掩模层具有延伸到所述第一开口的底部的两个第二开口，从而形成到所述金属互连层的两个通孔。在一个实施例中，所述在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层包括：在所述碳氟化合物层上依次形成第一硬掩模层、第二硬掩模层和第三硬掩模层；在所述第三硬掩模层之上形成图案化的第二掩模层；以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层，从而形成延伸到所述第二硬掩模层中或延伸到所述第一硬掩模层的表面的第一开口；去除所述第二掩模层。在一个实施例中，所述在所述第三硬掩模层之上形成图案化的第二掩模层包括：在所述第三硬掩模层上形成遮蔽氧化物层；在所述遮蔽氧化物层上形成所述第二掩模层；所述以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层包括：以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述遮蔽氧化物层、所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层；在去除所述第二掩模层之后，所述方法还包括：去除剩余的遮蔽氧化物层。在一个实施例中，所述第一硬掩模层包括无孔的SiOCH；所述第二硬掩模层包括TEOS；所述第三硬掩模层包括TiN。在一个实施例中，在沉积金属前，还包括：执行加热处理，以去除所述电介质层中的水分。在一个实施例中，在100-400℃的温度范围内，并以氮气、氨气和联氨中的至少一种气体作为保护气体来执行所述加热处理。在一个实施例中，还包括：在剩余的金属和剩余的碳氟化合物层上沉积SiCN层。在一个实施例中，所述电介质层包括多孔低k电介质层。在一个实施例中，所述电介质层包括在所述金属互连层上的SiCN层、在所述SiCN层上的缓冲层和在所述缓冲层上的所述多孔低k电介质层。在一个实施例中，所述碳氟化合物层为含氢的碳氟化合物层。在一个实施例中，所述碳氟化合物层的厚度为5-1000埃。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种互连结构，包括：在金属互连层上的电介质层；在所述电介质层上的碳氟化合物层；在所述金属互连层上贯穿所述碳氟化合物层和所述电介质层的金属互连线；其中，所述金属互连线包括第一部分和在所述第一部分之下的第二部分，所述第一部分贯穿所述碳氟化合物层和所述电介质层的上部，所述第二部分贯穿所述电介质层的下部。在一个实施例中，所述金属互连线包括第一部分和在所述第一部分之下的两个第二部分。在一个实施例中，所述互连结构还包括：在所述金属互连线和所述碳氟化合物层上的SiCN层。在一个实施例中，所述电介质层包括多孔低k电介质层。在一个实施例中，所述电介质层包括在所述金属互连层上的SiCN层、在所述SiCN层上的缓冲层和在所述缓冲层上的所述多孔低k电介质层。在一个实施例中，所述碳氟化合物层为含氢的碳氟化合物层。在一个实施例中，所述碳氟化合物层的厚度为5-1000埃。本专利技术实施例提供的互连结构的制造方法中，在电介质层上沉积了碳氟化合物层，因此，在对沉积的金属进行平坦化时碳氟化合物层可以阻挡水进入电介质层，从而提高了互连结构的可靠性；另外，碳氟化合物层还可以改善后续沉积的阻挡层，例如SiCN与电介质层之间的界面性能，并且能够减轻或避免在形成SiCN的工艺中的等离子体对电介质层的损害，提高了互连结构的可靠性。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征、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，其描述了本专利技术的示例性实施例，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是根据本专利技术一个实施例的互连结构的制造方法的流程图；图2-图9示出了根据本专利技术一些实施例的互连结构的制造方法的不同阶段的截面示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术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对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。本专利技术提出利用碳氟化合物来形成互连结构。碳氟化合物的热稳定性能好，能够经受集成电路制造工艺中的热冲击以及器件在工作过程中的温度升高。另外，碳氟化合物的粘附性和填充性好，可以与集成电路的制造工艺兼容。图1是根据本专利技术一个实施例的互连结构的制造方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：在步骤102，提供在金属互连层上的电介质层。金属互连层例如可以是Cu互连层。优选地，电介质层可以是多孔低k电介质层，例如SiCOH。在步骤104，在电介质层上沉积碳氟化合物层。例如，可以通过等离子体增强化学气相沉积(PEVD)或物理气相沉积(PVD)的方式沉积碳氟化合物层。碳氟化合物层例如可以是CxFy的形式，在不同的工艺条件下形成的CxFy中的x和y可以相应地有所变化。在一个实施例中，碳氟化合物层可以是含氢的碳氟化合物层。在步骤106，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互连结构的制造方法，其特征在于，包括：提供在金属互连层上的电介质层；在所述电介质层上沉积碳氟化合物层；在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层；以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔；沉积金属以填充所述沟槽和所述通孔；执行平坦化工艺，以使得剩余的金属和剩余的碳氟化合物层基本齐平。

【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：提供在金属互连层上的电介质层；在所述电介质层上沉积碳氟化合物层；在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层；以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔；沉积金属以填充所述沟槽和所述通孔；执行平坦化工艺，以使得剩余的金属和剩余的碳氟化合物层基本齐平。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜层具有延伸到所述硬掩膜层中的第一开口；所述以所述硬掩模层为掩模刻蚀所述碳氟化合物层和所述电介质层，以形成到所述电介质层中的沟槽和到所述金属互连层的通孔包括：在所述硬掩模层上形成图案化的第一掩模层，所述第一掩模层具有延伸到所述第一开口的底部的第二开口；以所述第一掩模层为掩模刻蚀所述硬掩模层、所述碳氟化合物层和所述电介质层，从而形成到所述电介质层中的第三开口；去除所述第一掩模层；以剩余的硬掩模层为掩模去除所述第三开口下的电介质层，并去除第一开口下的硬掩模层、碳氟化合物层和电介质层的一部分，从而形成所述沟槽和所述通孔。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一掩模层具有延伸到所述第一开口的底部的两个第二开口，从而形成到所述金属互连层的两个通孔。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述碳氟化合物层上形成图案化的硬掩模层包括：在所述碳氟化合物层上依次形成第一硬掩模层、第二硬掩模层和第三硬掩模层；在所述第三硬掩模层之上形成图案化的第二掩模层；以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层，从而形成延伸到所述第二硬掩模层中或延伸到所述第一硬掩模层的表面的第一开口；去除所述第二掩模层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述第三硬掩模层之上形成图案化的第二掩模层包括：在所述第三硬掩模层上形成遮蔽氧化物层；在所述遮蔽氧化物层上形成所述第二掩模层；所述以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层包括：以所述第二掩模层为掩模刻蚀所述遮蔽氧化物层、所述第三硬掩模层和所述第二硬掩模层；在去除所述第二掩模层之后，所述方法还包括：去除剩余的遮蔽氧化物层。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，
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