互连结构及半导体器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种互连结构及半导体器件，所述互连结构包括：基底，第一层间介质层，位于基底上，且第一层间介质层内具有第一金属层，第二层间介质层，覆盖第一层间介质层和第一金属层，且第二层间介质层内形成有第二凹槽，第二凹槽暴露出部分第一金属层，第二阻挡层，形成于第二凹槽的侧壁及底部，且第二阻挡层的材质包含钽化钌；第二金属层，填充于第二凹槽内。在第二凹槽的侧壁及底部形成有第二阻挡层，且第二阻挡层的材质包含钽化钌，从而使得后续形成的第二金属层的浸润性更好。并且，第一金属层内形成有凹陷，使得通孔的底部呈弧形，增大了通孔电流的横截面积，从而减小通孔的接触电阻，增加抗电子迁移能力。

【技术实现步骤摘要】
互连结构及半导体器件
本技术涉及半导体
，特别涉及一种互连结构及半导体器件。
技术介绍
在现今的半导体工业中，铜互连线正在逐渐取代铝互连线，与铝线相比，铜线有以下优点：1)电阻率2)良好的抵抗电子发生迁移的性能，铜的抗电子迁移能力比铝高；3)铜的熔沸点比铝的高，热预算比铝好。但是，铜与氧化硅的附着能力很差，在氧化硅和硅中扩散率很高，铜的扩散会引起严重的金属污染。一般工艺制程中采用钽/氮化钽(Ta/TaN)作为铜扩散阻挡层，钽与铜很好的附着特性，氮化钽对铜有很好的扩散阻挡性。然而，随着特征尺寸的进一步缩小，在导线截面中，Ta/TaN所占的比例越来越大，20℃时Ta薄膜电阻率为150～180μΩ·cm，TaN为200～240μΩ·cm，使线电阻和通孔电阻增大，导致电阻电容延迟(RCdelay)和功率消耗恶化，同时随着特征尺寸的进一步缩小，会影响Cu导线的抵抗电子发生迁移的性能。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种互连结构及半导体器件，解决因尺寸缩小而导致铜互连线产生缺陷的问题。为实现上述目的，本技术提供一种互连结构，包括：基底；第一层间介质层，位于所述基底上，且所述第一层间介质层内具有第一金属层；第二层间介质层，覆盖所述第一层间介质层和所述第一金属层，且所述第二层间介质层内形成有第二凹槽，所述第二凹槽暴露出部分所述第一金属层；第二阻挡层，形成于所述第二凹槽的侧壁及底部，且所述第二阻挡层的材质包含钽化钌；以及，第二金属层，填充于所述第二凹槽内。可选的，在所述互连结构中，所述第一层间介质层内形成有第一凹槽，所述第一金属层填充于所述第一凹槽内。可选的，在所述互连结构中，还包括第一阻挡层，所述第一阻挡层位于所述第一凹槽的侧壁及底部，且所述第一阻挡层的材质包含钽化钌。可选的，在所述互连结构中，所述第二凹槽包含：形成于所述第二层间介质层内的第三凹槽，以及形成于所述第三凹槽底部的所述第二层间介质层内的通孔，所述通孔的宽度小于所述第二凹槽的宽度，且所述通孔暴露出部分所述第一金属层。可选的，在所述互连结构中，所述互连结构还包括保护层，形成于所述第三凹槽的侧壁及底部以及所述通孔的侧壁，所述保护层的材质包含含氮的钽化钌。可选的，在所述互连结构中，所述保护层的厚度小于所述第二阻挡层的厚度。可选的，在所述互连结构中，所述第一金属层内形成有凹陷使得所述通孔的底部呈弧形。相应的，本技术还提供一种半导体器件，包括：基底；第一层间介质层，位于所述基底上，且所述第一层间介质层内具有第一金属层；第二层间介质层，覆盖所述第一层间介质层和所述第一金属层，且所述第二层间介质层内形成有第二凹槽，所述第二凹槽暴露出部分所述第一金属层；第二阻挡层，形成于所述第二凹槽的侧壁及底部，且所述第二阻挡层的材质包含钽化钌；第二金属层，填充于所述第二凹槽内。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：在第二凹槽的侧壁及底部形成有第二阻挡层，所述第二阻挡层的材质包含钽化钌，使得后续形成的第二金属层的浸润性更好。进一步的，所述第二凹槽包括第三凹槽与通孔，所述第三凹槽形成于所述第二层间介质层内，所述通孔形成于所述第三凹槽底部的所述第二层间介质层内并暴露出第一金属层，而所述第一金属层内形成有凹陷使得所述通孔的底部呈弧形，使得后续形成的第二阻挡层以及第二金属层的底部都呈弧形，增大了通孔电流的横截面积，从而减小通孔的接触电阻，增加抗电子迁移能力。进一步的，在所述第三凹槽的侧壁及底部以及所述通孔的侧壁上还形成有保护层，所述保护层的材质包含含氮的钽化钌，所述第二阻挡层的材质包含钽化钌，与钽/氮化钽相比，钽化钌/含氮的钽化钌的通孔阻值降低，可有效地减小RC延迟和功率的消耗；并且，含氮的钽化钌可有效的阻挡第二金属层的扩散，从而提高器件的性能。进一步的，与钽和铜的润湿性的相比，钽化钌与铜的润湿性提高，可实现在钽化钌上沉积很薄的一层均匀连续成膜的铜种子层，防止开口悬垂物的形成，从而避免空洞的形成；并且，与钽/氮化钽相比，钽化钌/含氮的钽化钌对氧的阻挡性能增强,使得Cu导线的抗电子迁移效应提高，同时在钽化钌上形成光滑连续的Cu种子层能够提高后续Cu电镀的性能。附图说明图1a～1d为一互连结构的制作方法的各步骤剖面示意图；图2a～2b为一互连结构的制作方法的各步骤剖面示意图；图3a～3b为一互连结构的制作方法的各步骤剖面示意图；图4a～4b为一互连结构的制作方法的各步骤剖面示意图；图5为本技术一实施例所提供的互连结构的制作方法的流程图；图6为本技术一实施例的互连结构的制作方法中所提供的基底的剖面示意图；图7是在图6所述的结构上填充第一金属层的剖面示意图；图8是在图7所述的结构上形成第二凹槽的剖面示意图；图9是在图8所述的结构上形成保护层的剖面示意图；图10是在图9所示的结构上在通孔底部的第一金属层内形成凹陷的剖面示意图；图11是在图10所示的结构上形成第二阻挡层的剖面示意图；图12是在图11所示的结构上形成金属种子层的剖面示意图；图13是在图12所示的结构上填充第二金属层的剖面示意图。其中，附图标记如下：10-第一层间介质层；11-第一凹槽；12-第一阻挡层；13-第一金属层；14-低介电常数阻挡层；15-第二层间介质层；16-第二凹槽；17-通孔；18-第二阻挡层；19-金属种子层；20-第二金属层；100-第一层间介质层；110-第一凹槽；120-第一阻挡层；130-第一金属层；140-低介电常数阻挡层；150-第二层间介质层；160-第二凹槽；161-第三凹槽；162-通孔；170-保护层；180-第二阻挡层；190-金属种子层；200-第二金属层具体实施方式图1a～1d为一互连结构的制作方法的各步骤剖面示意图。如图1a所示，首先在基底(未图示)上形成第一层间介质层10，所述第一层间介质层10材质包含氧化硅，在所述第一层间介质层10内通过刻蚀形成第一凹槽11，接着形成第一阻挡层12，所述第一阻挡层12覆盖所述第一凹槽11的侧壁及底部，所述第一阻挡层12的材质包含钽/氮化钽(Ta/TaN)。接着，请参考图1b所示，填充第一金属层13在所述第一凹槽11内。本实施例中，可以形成一个所述第一凹槽11，也可以形成多个所述第一凹槽11。接着，依次形成低介电常数阻挡层14与第二层间介质层15在所述第一层间介质层10及所述第一金属层13上，并对部分所述第二层间介质层15进行刻蚀形成第二凹槽16，所述低介电常数阻挡层14包含氮化硅和氮碳化硅组成的层叠结构，所述第二层间介质层15的材质包含氧化硅。接着对所述第二凹槽16底部的所述第二层间介质层15以及所述低介电常数阻挡层14进行刻蚀形成通孔17，至暴露出部分所述第一金属层13，所述通孔17的宽度小于所述第二沟槽16的宽度，如图1c所示。接着，在所述第二凹槽16与所述通孔17的侧壁及底部形成第二阻挡层18，所述第二阻挡层18的材质包含钽/氮化钽，如图1d所示。需要说明的是，在本实施例中，钽/氮化钽(Ta/TaN)是指：钽、氮化钽或者钽和氮化钽的叠层结构。其中氮化钽是由钽氮化形成的。接着，在所述第二凹槽16与所述通孔17的侧壁及底部形成金属种子层19，并在所述第二凹槽16与所述通孔17内填充第二金属层20以形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种互连结构，其特征在于，包括：基底；第一层间介质层，位于所述基底上，且所述第一层间介质层内具有第一金属层；第二层间介质层，覆盖所述第一层间介质层和所述第一金属层，且所述第二层间介质层内形成有第二凹槽，所述第二凹槽暴露出部分所述第一金属层；第二阻挡层，形成于所述第二凹槽的侧壁及底部；以及，第二金属层，填充于所述第二凹槽内。

【技术特征摘要】
1.一种互连结构，其特征在于，包括：基底；第一层间介质层，位于所述基底上，且所述第一层间介质层内具有第一金属层；第二层间介质层，覆盖所述第一层间介质层和所述第一金属层，且所述第二层间介质层内形成有第二凹槽，所述第二凹槽暴露出部分所述第一金属层；第二阻挡层，形成于所述第二凹槽的侧壁及底部；以及，第二金属层，填充于所述第二凹槽内。2.如权利要求1所述的互连结构，其特征在于，所述第一层间介质层内形成有第一凹槽，所述第一金属层填充于所述第一凹槽内。3.如权利要求2所述的互连结构，其特征在于，还包括第一阻挡层，所述第一阻挡层位于所述第一凹槽的侧壁及底部。4.如权利要求1所述的互连结构，其特征在于，所述第二凹槽包含：形成于所述第二层间介质层内的第三凹槽，以及形成于所述第三凹槽底部的所述第二层间介质层内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高成，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34