[发明专利]互连结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域；更具体而言，其涉及用于集成电路的 布线层的一种互连结构和制造该互连结构的方法。

背景技术

先进的集成电路在互连或布线层中利用铜和其它冶金以便增加集成电 路的性能。由于铜和其它金属扩散通过层间介质层的可能性，制造铜和其 它金属互连具有在布线的侧面和底上的导电扩散阻挡层衬里和在布线的顶 表面上的介质铜和其它金属扩散阻挡层帽。然而，发现使用介质扩散阻挡 层帽的布线易受到可靠性失效的影响。

因此，需要改善的扩散阻挡层盖帽的互连结构。

发明内容

本发明利用导电扩散阻挡层帽以密封未被同样可作为扩散阻挡层的导 电衬里或介质层所覆盖的镶嵌或双镶嵌互连结构的表面。所述帽(以及导 电衬里和介质层，当作为扩散阻挡层时)是包含在镶嵌或双镶嵌线路的芯 导体中的材料的扩散阻挡层。

本发明的第一方面是一种方法，包括：提供具有介质层的衬底；在所 述介质层的顶表面上形成硬掩模层；在所述硬掩模层中形成开口；在所述 介质层未被所述硬掩模层保护处的所述介质层中形成沟槽，所述沟槽具有 侧壁和底；凹入在所述硬掩模层之下的所述沟槽的所述侧壁；在所述沟槽 和所述硬掩模层的所有暴露的表面上形成保形导电衬里；使用芯导体填充 所述沟槽；去除在所述介质层的所述顶表面之上延伸的所述导电衬里的部 分并去除所述掩模层；以及在所述芯导体的顶表面上形成导电帽。

本发明的第二方面是一种方法，包括：提供具有介质层的衬底；在所 述介质层的顶表面上形成硬掩模层；在所述硬掩模层中形成开口；在所述 介质层未被所述硬掩模层保护处的所述介质层中形成沟槽，所述沟槽具有 侧壁和底，所述沟槽的所述侧壁与所述硬掩模中的所述开口对准；进行所 述沟槽的所述侧壁和底的各向同性蚀刻，所述各向同性蚀刻底切所述硬掩 模层从而形成在所述沟槽之上突出的硬掩模悬臂；在所述沟槽的所有暴露 的表面和所述硬掩模层的所有暴露的表面上形成保形导电衬里，所述导电 衬里的上部与所述硬掩模悬臂物理接触从而形成在所述沟槽之上突出的导 电悬臂；在所述导电衬里之上形成芯导体，所述芯导体填充所述沟槽；进 行化学机械抛光以去除在所述介质层的所述顶表面之上延伸的所述硬掩模 层和所有芯导体，所述化学机械抛光使所述介质层的顶表面、所述导电衬 里的顶表面以及所述沟槽中的所述芯导体的顶表面共面，所述导电层在所 述芯导体之上延伸并与其直接物理接触；以及在所述芯导体的所述顶表面 上形成导电帽。

本发明的第三方面是一种结构，包括：芯导体，具有顶表面、相对的 底表面以及在所述顶和底表面之间的侧面。导电衬里，直接物理接触并覆 盖所述芯导体的所述底表面和所述侧面，所述导电衬里的嵌入部分与邻近 所述芯导体的所述顶表面和所述侧面的所述芯导体的区域中的所述芯导体 直接物理接触并在其之上延伸；以及导电帽，与在所述导电衬里的所述嵌入 部分之间暴露的所述芯导体的所述顶表面直接物理接触。

本发明的第四方面是一种结构，包括：芯导体，具有顶表面、相对的 底表面以及在所述顶与底表面之间的侧面。介质衬里，形成在所述芯导体 的所述侧面上；导电衬里，直接物理接触并覆盖所述芯导体的所述底表面 和所述介质衬里，所述导电衬里的嵌入部分在邻近所述芯导体的所述顶表 面和所述侧面的所述芯导体的区域中的所述介质衬里和所述芯导体之上延 伸；以及导电帽，与在所述导电衬里的所述嵌入部分之间暴露的所述芯导体 的所述顶表面直接物理接触。

附图说明

在所附权利要求中阐述了本发明的特征。然而，通过参考示例性实施 例的下列详细的说明并结合附图阅读时，将最好地理解本发明。

图1A到1H是示例了用于制造根据本发明的第一和第二实施例的互连 结构的常规方法步骤的截面视图；

图2A到2C是示例了用于制造根据本发明的第一实施例的互连结构的 方法步骤的截面视图；

图3A到图3E是示例了用于制造根据本发明的第二实施例的互连结构 的方法步骤的截面视图；

图4是示例了根据本发明的第一实施例制造的多个布线层的截面视 图；以及

图5是示例了制造的具有可应用到本发明的第一和第二实施例的附加 的扩散阻挡层的多个布线层的截面视图。

具体实施方式

为了描述本发明的目的，术语导体和传导的应被理解为电导体和导电 的。