[发明专利]金属互连方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种金属互连方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，同时，在一个半导体芯片上的半导体器件的数量也越来越多。在半导体电路中，半导体器件之间的信号传输需要高密度的金属互连线，在传统的半导体工艺中，金属铝一般被用作半导体器件之间的金属互连线，随着半导体工艺的发展，金属铝互连线已经部分被金属铜互连线所替代，这是因为金属铜与金属铝相比具有较小的电阻值，采用金属铜互连线可提高半导体器件之间信号的传输速度。

下面对现有技术中的金属互连方法进行介绍，现有技术中的金属互连方法包括以下步骤：

步骤101，图1a为现有技术中金属互连方法的步骤101的剖面结构示意图，如图1a所示，在第一金属层之上依次沉积第一介质层和第二介质层。

其中，第一金属层为铜线，在此，仅以第一金属层为例对现有技术中的金属互连方法进行说明，所示第一金属层在实际应用中可为任意一层金属层。

步骤102，图1b为现有技术中金属互连方法的步骤102的剖面结构示意图，如图1b所示，在第二介质层之上涂覆第一光阻胶(PR)，并对第一PR进行曝光、显影，从而形成第一光刻图案。

其中，第一光刻图案用来定义后续步骤中的沟槽的开口宽度。

在实际应用中，在第一PR之下还涂覆有底部抗反射涂层(BARC)。

步骤103，图1c为现有技术中金属互连方法的步骤103的剖面结构示意图，如图1c所示，按照第一光刻图案对第二介质层进行刻蚀，从而形成沟槽。

步骤104，图1d为现有技术中金属互连方法的步骤104的剖面结构示意图，如图1d所示，将第一光刻图案剥离。

具体来说，主要采用两种方法去除PR，第一，采用氧气(O₂)进行干法刻蚀，氧气与PR发生化学反应，可将PR去除；第二，还可采用湿法去胶法，例如，采用硫酸和双氧水的混合溶液可将PR去除。

步骤105，图1e为现有技术中金属互连方法的步骤105的剖面结构示意图，如图1e所示，涂覆第二PR。

其中，第二PR的一部分存在于第二介质层之上，第二PR的其他部分填充于沟槽中。

在实际应用中，在第一PR之下还涂覆有BARC。

步骤106，图1f为现有技术中金属互连方法的步骤106的剖面结构示意图，如图1f所示，对第二PR进行曝光、显影，从而形成第二光刻图案。

其中，第二光刻图案用来定义后续步骤中的通孔的开口宽度。

步骤107，图1g为现有技术中金属互连方法的步骤107的剖面结构示意图，如图1g所示，按照第二光刻图案对第一介质层进行刻蚀，从而形成通孔。

步骤108，图1h为现有技术中金属互连方法的步骤108的剖面结构示意图，如图1h所示，将第二光刻图案剥离。

光刻胶剥离的方法可参照步骤104中相关的描述。

步骤109，图1i为现有技术中金属互连方法的步骤109的剖面结构示意图，如图1i所示，沉积扩散阻挡层。

为了防止在后续步骤中沟槽和通孔中所沉积的金属铜落扩散至第一介质层和第二介质层中，采用物理气相沉积(PVD)工艺沉积扩散阻挡层。

步骤110，图1j为现有技术中金属互连方法的步骤110的剖面结构示意图，采用PVD工艺在扩散阻挡层之上沉积铜籽晶层。

步骤110，图1k为现有技术中金属互连方法的步骤111的剖面结构示意图，如图1j所示，采用电化学镀工艺(ECP)在沟槽和通孔中生长金属铜。

步骤112，图1l为现有技术中金属互连方法的步骤112的剖面结构示意图，如图11所示，采用化学机械研磨工艺(CMP)将金属铜、铜籽晶层和扩散阻挡层抛光至第二介质层的表面

至此，本流程结束。

然而，在实际应用中，当ECP或CMP时，金属铜的表面有可能会出现损伤或者空洞，当电流流经沟槽中的金属和通孔中的金属时，即流经金属互连线时，电子会撞击损伤处或空洞处，随着电子的撞击，铜原子的晶界会发生迁移，需要说明的是，晶粒与晶粒之间的接触界面被称为晶界，因此，损伤处或空洞处也会沿着电子流动的方向而发生位移，导致损伤处或空洞处的面积逐渐扩大，我们将由这种现象而导致的对金属互连线的损伤称为电迁移损伤(electronmigration fail)。