[发明专利]扩散阻挡层、金属互连结构及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及半导体领域，更具体地，涉及一种扩散阻挡层、金属互连结构及其制造方法。

背景技术

在半导体制造工业中，PECVD(等离子体增强化学气相沉积)/HDPCVD(高密度等离子体化学气相沉积)氮化硅(介电常数K＞7)因其具有高致密性、高可靠性和化学稳定性而被广泛应用在金属互连结构中。例如，氮化硅可以用作钝化层、硬掩模、移动离子和水分子扩散阻挡层、刻蚀停止层、抛光停止层、阻止金属氧化和扩散的电介质层，等等。但是氮化硅的介电常数太高，限制了其在最先进的半导体制造工业中的应用。

为了降低金属互连结构中层间绝缘介质的有效介电常数，新的扩散阻挡电介质层如SiC(K＝3.9)、SiCN(K＝5.0)、SiCO(K＝4.2)等得到了进一步的研究和应用。但是，随着ILD的进一步减薄，扩散阻挡电介质层的介电常数在有效介电常数中的比重进一步增大。

发明内容

本公开的目的至少部分地在于提供一种扩散阻挡层、金属互连结构及其制造方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种金属互连结构，包括：用于电连接的导电栓/互连导线；以及设置在导电栓/互连导线的至少一部分表面上的扩散阻挡层，其中，扩散阻挡层包括绝缘非晶碳。

根据本公开的另一方面，提供了一种制造金属互连结构的方法，包括：在导电栓/互连导线的至少一部分表面上形成扩散阻挡层，其中，所述扩散阻挡层包括绝缘非晶碳。

根据本公开的又一方面，提供了一种扩散阻挡层，设于金属结构与电介质材料之间，用于防止金属结构与电介质材料之间的互扩散，其中，扩散阻挡层包括绝缘非晶碳。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1～4是示出了根据本公开实施例的制造金属互连结构流程的示意图；

图5～8是示出了根据本公开另一实施例的制造金属互连结构流程的示意图；以及

图9～13是示出了根据本公开又一实施例的制造金属互连结构流程的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

发明人通过试验认识到，绝缘非晶碳可以用作扩散阻挡层。因此，根据本公开的一个实施例，一种扩散阻挡层可以包括绝缘非晶碳，且可以设于金属结构与电介质材料之间，用以有效地防止金属结构与电介质材料之间的互扩散。

根据本公开的另一实施例，这种扩散阻挡层可以应用于金属互连结构中。该金属互连结构可以包括用于电连接的导电栓/互连导线，所述导电栓/互连导线的至少一部分表面上形成有绝缘非晶碳的扩散阻挡层。更为具体地，导电栓/互连导线嵌于层间电介质层中。绝缘非晶碳的扩散阻挡层例如可以形成于层间电介质层的底面上，以防止导电栓/互连导线与下层电介质层之间的互扩散，其中导电栓/互连导线可以通过扩散阻挡层中的开口与下层导电部件电连接；和/或，绝缘非晶碳的扩散阻挡层例如可以形成于导电栓/互连导线的侧面上，以防止导电栓/互连导线与层间电介质层之间的互扩散；和/或，绝缘非晶碳的扩散阻挡层例如可以形成于层间电介质层的顶面上，以防止导电栓/互连导线与上层电介质层之间的互扩散，其中导电栓/互连导线可以通过扩散阻挡层中的开口与上层导电部件电连接。这种扩散阻挡层可以降低金属互连结构的有效介电常数，并且优选地还能改善导热性能。