[发明专利]金属互连结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术，尤其涉及一种金属互连结构的形成方法。

背景技术

目前，集成电路制造工艺中通常采用大马士革工艺形成铜金属线和连接相邻上下层中的铜金属线的金属通孔；大马士革工艺已为半导体工艺制程中常见的工艺，相关技术可以参考公开号为WO2010/007477的PCT申请。

在实际工艺过程中，整个硅片上很多金属互连槽和很多通孔配合形成金属互连结构。以下结合图1至图5，以形成一通孔和金属互连槽互通的金属互连结构简要介绍现有大马士革工艺：

如图1所示，提供半导体结构，所述半导体结构从下至上包括：金属层40，刻蚀停止层41，第一介质层32，硬掩膜层20，第二介质层31和光刻胶层10。在光刻胶层10中形成有通孔的刻蚀图形70，硬掩膜层20中形成有金属互连槽的刻蚀图形80。所述金属层40的材质为Cu，硬掩膜层20的材质为TiN，刻蚀停止层41的材质为SiN。

如图2所示，利用光刻胶层10为掩膜，刻蚀第二介质层31，并透过所述硬掩膜层20中的金属互连槽的刻蚀图形80，刻蚀掉部分厚度的第一介质层32，形成通孔71。其中，所述通孔71未贯穿第一介质层32。

如图3所示，去除第二介质层31和光刻胶层10，暴露出所述硬掩膜层20以及形成在硬掩膜层20中的金属互连槽的刻蚀图形80。

如图4所示，以硬掩膜层20为掩膜，刻蚀第一介质层32，直至暴露出刻蚀停止层41，以在第一介质层32中形成连通所述通孔71的金属互连槽81，以及将所述通孔71的底部延伸至刻蚀停止层41的表面。

如图5所示，刻蚀所述刻蚀停止层41，使得通孔71底部暴露出金属层40。在本步骤中，对刻蚀停止层41的刻蚀需要进行过刻蚀，所述过刻蚀量为30%～150%，以确保整个硅片上的所有通孔71都暴露出金属层40，避免在填充金属后，硅片上某些区域的通孔71中填充的金属与其下方的金属层40没有连接上，导致上下金属层断路。

在第一介质层32中形成好由通孔71和金属互连槽81构成的大马士革结构之后，于通孔71和金属互连槽81中填充金属形成金属互连结构，以实现与金属层40的连通。上述工艺过程所形成的金属互连结构只是一个典型示例，除此以外硅片上还可能有金属互连槽81和通孔配合形成的其它形式的金属互连结构，比如：多个通孔71连通一个金属互连槽81的结构、或者在一些区域中只有金属互连槽81的结构。

而经过上述工艺过程，会发现在金属互连槽81的底部具有若干毛刺状缺陷（defect）5，毛刺状缺陷5的存在会对后续的制程产生影响，从而对形成的半导体器件的性能造成影响，需要一种方法来解决这个问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金属互连结构的形成方法，避免金属互连槽的底部出现毛刺状缺陷的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种金属互连结构的形成方法，包括:

提供半导体结构，所述半导体结构从下至上形成有金属层、第一层间介质层和第一掩膜层，所述第一掩膜层中具有第一掩膜图形，所述金属层中含Cu，所述第一掩膜层中含Ti；

沿第一掩膜层中的第一掩膜图形对第一层间介质层进行第一刻蚀，所述第一刻蚀在露出所述金属层之前停止；

利用氟碳化合物气体和Ar的混合气体进行清洁处理；

继续以第一掩膜层为掩膜，沿第一掩膜图形对经过清洁处理的半导体结构进行第二刻蚀，以暴露出所述金属层。

可选的，所述清洁处理工艺为设置刻蚀腔室内压强为20mtorr～200mtorr，功率小于600W，利用CHF3和Ar的混合气体进行，CHF3和Ar的混合气体的流量范围为20sccm～1500sccm。

可选的，所述第一层间介质层和金属层之间还包括一层刻蚀停止层。

可选的，所述第二刻蚀为对所述刻蚀停止层进行刻蚀，且所述第二刻蚀进行过刻蚀，过刻蚀量为30%～150%。

可选的，所述金属层的材质为Cu，所述第一掩膜层的材质为TiN。

可选的，所述第一层间介质层的材质为低k介质层、SiO₂、磷硅玻璃中的一种。

可选的，所述第一掩膜层上从下至上还形成有第二层间介质层和第二掩膜层，所述第二掩膜层中具有第二掩膜图形，所述第二掩膜图形和第一掩膜图形部分重合。

可选的，所述第一掩膜图形为金属互连槽图形，第二掩膜图形为通孔图形。

可选的，所述第一刻蚀以第二掩膜层为掩膜进行。