用于半导体器件的金属线及其制造方法技术

提供了一种金属线及其制造方法，该金属线可通过使用ＣＶＤ　　ＴｉＳｉＮ形成用于铜线的防扩散层的阻挡金属而用于尺寸小于６５ｎｍ的半导体器件结构。所述金属线包括：半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，在对应于所述半导体器件的部分具有接触孔并且在所述半导体基片上形成；ＴｉＳｉＮ阻挡金属层，在所述接触孔中形成；以及铜线，在所述ＴｉＳｉＮ阻挡金属层上形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于半导体器件的铜线，更具体地，涉及一种，其中用作铜线的防扩散层的阻挡金属使用CVD TiSiN来形成。
技术介绍
随着半导体器件的尺寸近来已减小，用于半导体器件的金属线的线宽和厚度也已减小。为了应对半导体器件的线宽和厚度的减小，铝(Al)已被广泛用作用于金属线的材料。然而，因为Al具有相对高的电阻率，已公知Al不是用于超大规模集成电路(ULSI)和巨大规模集成电路(GSI)中的线的合适金属。因此，近来具有低电阻率和良好电迁移的铜(Cu)已作为Al金属线的替换材料而得到广泛研究。然而，当使用铜时，干蚀刻不能容易地执行，铜相对于氧化硅层(SiO2)的粘附特性不好，且铜的热力学稳定性和抗腐蚀性低。此外，铜在硅(Si)和SiO2中迅速扩散并通过在Si中形成深施主能级而在pn-结中生成漏泄电流，造成半导体器件的故障。因此，需要防扩散层来有效地防止Cu的扩散。特别是，当铜被用于ULSI中的金属线时，该线的电阻必须被最小化并且防扩散层的厚度必须小于100埃。因此，即使当防扩散层的厚度是薄的时，研究防扩散层以发现控制铜扩散的有效途径也是必要的。为了起到稳定的防扩散层的作用，为防止铜的扩散，阻挡金属必须在厚度上大于50埃。当阻挡金属通过溅射法或物理汽相沉积(PVD)法被沉积时，阻挡金属必须以大于100埃的厚度被沉积，以在通路的侧壁上实现大于50埃的厚度。然而，当阻挡金属在尺寸小于65nm的半导体结构中通过溅射来沉积到大于100埃的厚度时，悬空(overhang)不可避免地产生在通路或沟槽的上部。因此，与铜集成时可发生例如空隙的问题。结果，使用溅射法的阻挡金属形成被限制于尺寸为65nm或更大的半导体器件结构。近来，为了解决以上提到的问题，一种使用原子层沉积(ALD)和化学汽相沉积(CVD)的用于阻挡金属层的沉积方法己被积极研究。与使用PVD方法的沉积相比，己发现使用ALD方法或CVD方法的沉积具有好得多的阶梯覆盖，且由此甚至可以在尺寸小于65nm的通路中沉积薄的和均匀的阻挡金属层。现在将描述根据现有技术的铜金属线的结构及其制造方法。在下文中，将参考附图描述根据现有技术的用于半导体器件的金属线以及金属线形成方法。图1A到1D为根据用于形成金属线的现有技术工艺制造的半导体器件的截面视图。如图1所示，杂质离子被注入半导体基片1中以形成半导体器件2。接着，绝缘层3例如氮化物氧化物层、氧化物层或BPSG形成在包括半导体器件2的半导体基片1的整个表面上。第一光阻剂(photoresist)4被涂覆在绝缘层3上，然后通过曝光和显影工艺来图案化第一光阻剂4而限定接触区。接着，接触孔5通过使用图案化的第一光阻剂4作为掩模来选择性地移除绝缘层3而形成。如图1B所示，第一光阻剂4被移除，第二光阻剂6被涂覆在包括接触孔5的半导体基片1的整个表面上，然后第二光阻剂6通过曝光和显影工艺而经受图案化。接着，沟槽7通过使用图案化的第二光阻剂6作为掩模来以预定深度选择性地移除绝缘层3而形成。沟槽7被形成为具有比接触孔5更宽的宽度。如图1C所示，其上层压有氮化钛(TiN)和钛(Ti)的阻挡金属层8形成在包括沟槽7和接触孔5的半导体基片1的整个表面上。阻挡金属层8使用PVD方法来形成，且TiN层和Ti层分别具有150埃的厚度。然后Cu种子层形成在阻挡金属层8上，并且然后铜薄层9使用电镀方法形成。如图1D所示，铜薄层9和阻挡金属层8被研磨以暴露绝缘层3的表面，由此在沟槽7和接触孔5中形成铜线9a和阻挡线8a。现有技术的在半导体器件中形成金属线的方法具有下面的问题。首先，如以上提到的，因为阻挡金属层使用PVD方法来形成，所以阻挡金属层被不均匀地沉积。其次，因为阻挡金属层使用PVD方法来形成，所以难以沉积厚度小于100埃的阻挡金属层。因此，其不能用于尺寸小于65nm的半导体器件结构。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种，其基本消除了由于相关技术的局限和缺点引起的一个或多个问题。本专利技术的一个优点是提供了一种，该金属线可被用于使用CVC TiSiN作为用于阻挡金属层的材料的小于65nm深的半导体器件结构。本专利技术的另外的优点和特征将在下面的描述中被阐明，并且部分地从该描述而变得明显，或可以从本专利技术的实践中了解。本专利技术的这些和其它优点可以通过本书面描述和由此的权利要求以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为了实现这些和其它优点并根据本专利技术的目的，如这里所体现和广泛描述的，一种用于半导体器件的金属线，包括半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，其在对应于半导体器件的部分具有接触孔并且形成在半导体基片上；TiSiN阻挡金属层，形成在接触孔中；以及铜线，形成在TiSiN阻挡金属层上。根据本专利技术的另一方面，一种用于半导体器件的金属线，包括半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，在对应于半导体器件的部分具有接触孔并且在半导体基片上形成；阻挡金属层，包括在接触孔中形成的TiSiN层和在TiSiN上层压的Ta层；以及铜线，在阻挡金属层上形成。根据本专利技术的另一方面，一种制造用于半导体器件的金属线的方法，包括如下步骤在半导体基片上形成半导体器件；通过在半导体基片上沉积绝缘层和选择性地移除该绝缘层来在对应于半导体器件的部分形成接触孔；形成在包括接触孔的半导体基片的整个表面上形成的TiSiN阻挡金属层；在TiSiN阻挡金属层上形成铜层；以及研磨铜层和TiSiN阻挡金属层以暴露绝缘层的表面。在该方法的上述方面中，形成TiSiN阻挡金属层的步骤可以进一步包括第一步骤，使用四二甲基氨基钛(tetrakis dimethyl amino titanium)(TDMAT)材料来沉积热TiN层；第二步骤，通过在热TiN上执行等离子体工艺来形成CVD氮化钛(TiN)层；以及第三步骤，通过使SiH4气体与CVD TiN层反应来形成CVD TiSiN层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造用于半导体器件的金属线的方法，包括如下步骤在半导体基片上形成半导体器件；通过在半导体基片上沉积绝缘层并选择性地移除该绝缘层而在对应于半导体器件的部分形成接触孔；在包括接触孔的半导体基片的整个表面上形成TiSiN阻挡金属层；在TiSiN层上形成Ta层；在Ta层上形成铜层；以及研磨铜层、TiSiN层和Ta层以暴露绝缘层的表面。应理解前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性的和说明性的，并旨在提供对如权利要求的本专利技术的进一步说明。附图说明附图被包括以提供对本专利技术的进一步理解以及被引入并构成本申请的一部分，说明本专利技术的实施例并连同描述一起用来解释本专利技术的原理。在所述图中图1A到1D是根据形成铜线的现有技术工艺所制造的半导体器件的截面视图；图2A到2F是根据本专利技术的一个示例性实施例的利用形成铜线的工艺所制造的半导体器件的截面视图；图3A到3C是曲线图，说明了相对于本专利技术的一个示例性实施例的阻挡金属层结构的铜扩散的结果，其中图3A是视图，说明了对于现有技术的金属线的结构Cu/Ta/TaN/FSG的结果；图3B是视图，说明了根据本专利技术的第一实施例的Cu/TiSiN/FSG的金属线的结构；以及图3C是视图，说明了根据本专利技术的第二实施例的Cu/TiSiN/FSG的金属线的结构；图4A和4B是曲线图，说明了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体器件的金属线，包括：半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，在对应于所述半导体器件的部分具有接触孔并且在所述半导体基片上形成；ＴｉＳｉＮ阻挡金属层，其在所述接触孔中形成；以及铜线，其在所述Ｔ ｉＳｉＮ阻挡金属层上形成。

【技术特征摘要】
KR 2005-8-29 10-2005-00795071.一种用于半导体器件的金属线，包括半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，在对应于所述半导体器件的部分具有接触孔并且在所述半导体基片上形成；TiSiN阻挡金属层，其在所述接触孔中形成；以及铜线，其在所述TiSiN阻挡金属层上形成。2.根据权利要求1的金属线，其中所述TiSiN阻挡金属层在除接触孔的底部之外的部分上形成。3.根据权利要求1的金属线，其中所述TiSiN阻挡金属层具有30到100埃的厚度。4.根据权利要求1的金属线，其中所述接触孔具有双大马士革结构。5.一种用于半导体器件的金属线，包括半导体基片，在其上形成有半导体器件；绝缘层，其在对应于所述半导体器件的部分具有接触孔并且在所述半导体基片上形成；阻挡金属层，其包括在所述接触孔中形成的TiSiN层和在所述TiSiN上层压的Ta层；以及铜线，其在所述阻挡金属层上形成。6.根据权利要求5的金属线，其中所述TiSiN阻挡金属层在除所述接触孔的底部之外的部分上形成。7.根据权利要求5的金属线，其中所述TiSiN层具有30到100埃的厚度。8.根据权利要求5的金属线，其中所述Ta层具有30到100埃的厚度。9.根据权利要求5的金属线，其中所述接触孔具有双大马士革结构。10.一种制造用于半导体器件的金属线的方法，包括如下步骤在半导体基片上形成半导体器件；通过在所述半导体基片上沉积绝缘层和选择性地移除该绝缘层而在对应于所述半导体器件的部分形成接触孔；在包括所述接触孔的所述半导体基片的整个表面上形成TiSiN阻挡金属层；在所述TiSiN阻挡金属层上形成铜层；以及研磨所述铜层和所述TiSiN阻挡金属层以暴露所述绝缘层的表面。11.根据权利要求10的方法，进一步包括在所述铜层形成之前通过穿通工艺而将所述TiSiN层从所述接触孔的底部移除的步骤。12.根据权利要求10的方法，其中所述TiSiN阻挡金属层具有30到100埃的厚度。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱星中，李汉春，
申请(专利权)人：东部亚南半导体株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]