[发明专利]一种铝互连线及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝互连线及其制备方法。

背景技术

电迁移是指电子的流动所导致的金属原子的迁移现象。金属是晶体，在晶体内部金属原子按序排列。当不存在外电场时，金属原子可以在晶格内通过空位而变换位置，这种金属原子运动称为自扩散。因为任一靠近邻近空位的原子有相同的概率和空位交换位置，所以自扩散的结果并不产生质量输运。但是，当有直流电流通过金属导体时，由于电场的作用将使金属原子产生定向运动，并且这种电迁移伴随着质量的输运。在电流强度很高的导体上，电子的流动带给上面的金属原子一个动量，使金属原子脱离金属表面四处流动，结果就导致金属导线表面上形成坑洞（void）或小丘（hillock），造成器件或互连性能退化或失效，最后就会造成整个电路的短路。电迁移现象通常由高温、强电场引起，而不同的金属产生金属化电迁移的条件也各不相同。

从60年代初第一块集成电路（IC）问世起，IC中各元件之间的连线一直采用金属铝，而1997年12月铜连线IC也进入了人们的视野。目前，半导体业界依然使用铝或铜作为用于互连的金属层，但随着产品尺寸越来越小，电流密度越来越大，导致了对克服金属层电迁移的挑战越来越大。尤其对于铝金属连线而言，由于金属铝熔点低，因此更易受电迁移的影响。

在铝金属连线制程中，常用钛加氮化钛作为铝的阻挡层。目前，钛和氮化钛的沉积常用标准的物理气相沉积工艺并且在同一腔体内进行。氮化钛的存在造成钛的纯度不高进而影响到钛的取向，而钛的取向又会影响铝的取向，增大电迁移现象发生的概率，由此大大降低了产品的可靠性。这就要求对现有的铝互连线制程进行工艺优化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于通过改进铝互连线制程来提供可靠的集成电路元件之间的可靠连接，使得集成电路元件之间的金属连线发生电迁移的概率大大减小，从而提高IC产品的性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于制备铝互连线的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：以第一薄膜沉积工艺在衬底上沉积钛层；以第二薄膜沉积工艺在所述钛层上沉积氮化钛层；在所述氮化钛层上形成含铝的金属层；以及在所述金属层上形成钛/氮化钛层；其中所述第一薄膜沉积工艺与所述第二薄膜沉积工艺在两个不同的腔室中进行。

在本发明的一些实施例中，所述第一薄膜沉积工艺为离子化金属电浆（IMP）工艺。

在本发明的一些实施例中，所述离子化金属电浆（IMP）工艺在中浓度电浆环境中进行。

优选地，所述中浓度电浆环境为电浆浓度在3%~5%的范围内。

在本发明的另一些实施例中，所述第一薄膜沉积工艺为自电离电浆（SIP）工艺。

在本发明的一些实施例中，所述第二薄膜沉积工艺为自电离电浆（SIP）工艺。

在本发明的一些实施例中，所述第二薄膜沉积工艺为物理气相沉积（PVD）工艺。

优选地，所述钛层的厚度为150~250 ?。

优选地，所述氮化钛层的厚度为200~300 ?。

本发明还提供了用上述任何一种方法所制备的铝互连线。

不同于现有技术，本发明采用两个腔体分别沉积钛和氮化钛，从而消除了由于氮化钛的存在而造成的钛纯度不高的影响。通过例如离子化金属电浆工艺，使得钛的纯度大大提高，从而具有很强的（002）取向，由此大大增强了铝的（111）取向，降低了电迁移现象发生的可能性，提高了产品的可靠性。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。其中：

图1示出了根据本发明的实施例的用于制备铝互连线的方法的流程图；

图2示出了采用图1的方法所制备的铝互连线的结构。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员能够最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。