[发明专利]金属互连结构及其形成方法

权利要求书

1.一种金属互连结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底的表面具有金属互连介质层；

对所述金属互连介质层进行刻蚀，以形成金属沟槽；

在所述金属沟槽内形成合金薄膜，所述合金薄膜覆盖所述金属沟槽的侧壁；在所述金属沟槽内填充金属材料，以形成金属互连线；

其中，所述合金薄膜的材料包括Ta与防扩散金属，所述防扩散金属的扩散系数低于所述金属材料的扩散系数。

2.根据权利要求1所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，在所述金属沟槽内形成合金薄膜之前，还包括：

在所述金属沟槽的底部形成TaN沉积层；

在所述金属沟槽内形成合金薄膜包括：

在所述金属沟槽的底部形成合金沉积层，所述合金沉积层覆盖所述TaN沉积层，所述合金沉积层的材料与所述合金薄膜的材料相同；

采用反溅射工艺，对所述金属沟槽内的合金沉积层进行轰击，以在所述金属沟槽的侧壁形成合金薄膜；

采用反溅射工艺继续对所述TaN沉积层进行轰击，以在所述合金薄膜的表面形成TaN薄膜。

3.根据权利要求1所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，在所述金属沟槽内填充金属材料，以形成金属互连线之前，还包括：

在所述金属沟槽内形成TaN薄膜，所述TaN薄膜覆盖所述合金薄膜。

4.根据权利要求1所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，在所述金属沟槽内填充金属材料，以形成金属互连线之前，还包括：

采用退火工艺，对所述合金薄膜进行退火处理。

5.根据权利要求4所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，所述退火工艺的工艺参数选自以下一项或多项：

退火气氛为还原气体气氛；

退火时长为10分钟至30分钟；

退火温度为150℃至400℃。

6.根据权利要求1所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，在所述金属沟槽内填充金属材料，以形成金属互连线包括：

在所述金属沟槽内沉积所述金属互连线的种子层；

基于所述种子层，填充所述金属材料；

对所述金属材料进行平坦化，以形成金属互连线。

7.根据权利要求1所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，

所述防扩散金属为Mn或Co，所述金属互连线的材料为Cu。

8.根据权利要求7所述的金属互连结构的形成方法，其特征在于，采用合金靶材，在所述金属沟槽内形成所述合金薄膜；

其中，所述合金靶材的材料包含Mn以及Ta，其中Mn的质量份数为0.1％至0.3％。

9.一种金属互连结构，其特征在于，包括：

半导体衬底；

金属互连介质层，位于所述半导体衬底的表面；

金属沟槽，位于所述金属互连介质层内；

合金薄膜，位于所述金属沟槽内且覆盖所述金属沟槽的侧壁；

金属互连线，覆盖所述合金薄膜；

其中，所述合金薄膜的材料包括Ta与防扩散金属，所述防扩散金属的扩散系数低于所述金属的材料的扩散系数。

10.根据权利要求9所述的金属互连结构，其特征在于，还包括：

TaN薄膜，所述TaN薄膜的至少一部分覆盖所述合金薄膜。

11.根据权利要求9所述的金属互连结构，其特征在于，所述防扩散金属为Mn或Co，所述金属互连线的材料为Cu。