[发明专利]一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法

说明书

本发明公开一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法，属于集成电路制造技术领域。所述抗电迁移的金属层结构是针对后端制造中任意一层金属层做的抗电迁移结构设计，包括两个铝层，所述两个铝层之间淀积有中心TiN层。本发明还提供了抗电迁移的金属层结构的工艺方法：淀积第一铝层；在所述第一铝层上淀积中心TiN层；在所述中心TiN层上淀积第二铝层。一方面，铝层较薄的厚度有助于限制住大颗粒晶粒的边界扩散；另一方面，由于在高温下铝层中微量的Si成分容易析出，易于铝层电迁移的发生，TiN层可以阻挡Si和AL的互相渗透。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法。

背景技术

自进入深亚微米时代，金属电迁移（EM）现象被确认为是导致芯片失效的主要因素之一，产生电迁移的内因是金属薄膜道题内结构的非均匀性，外因是电流密度的过大。半导体中金属薄膜的电迁移可靠性问题一直是半导体制造行业的研究热点。虽然目前铜互联工艺已经相对完善，但是对工艺水平要求非常高，且制造生产成本高昂，因此大多数FAB仍使用工艺成熟度高、性价比高的铝互连工艺。随着工艺节点要求的不断提高，铝互连线尺寸不断的缩小，铝互联线电迁移问题也愈见严重。

AL金属层在高温、大电流下易出现质量运输现象，AL沿着电子流的方向移动，形成一个个空洞；在另一方向由于AL的堆积而形成小丘。前者使金属线断开，后者使多层布线间短路，造成器件的失效。当工艺制程越小，金属线越细时，由于其截面积很小，电流密度可达10⁷A/cm2，易发生质量运输，EM问题会更加突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法，以解决目前金属AL在高温下容易产生电迁移现象的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种抗电迁移的金属层结构，是针对后端制造中的金属层所做的抗电迁移结构，所述抗电迁移的金属层结构包括：

两个铝层，所述两个铝层之间淀积有中心TiN层。

可选的，所述中心TiN层的厚度为50~150Å。

可选的，所述两个铝层的厚度均为2000~3000Å。

本发明还提供了一种抗电迁移的金属层结构的工艺方法，包括如下步骤：

淀积第一铝层；

在所述第一铝层上淀积中心TiN层；

在所述中心TiN层上淀积第二铝层。

可选的，在淀积第一铝层之前，所述工艺方法还包括：

在绝缘介质层上依次淀积第一Ti层和第一TiN层，在所述第一TiN层上淀积所述第一铝层；

在所述中心TiN层上淀积第二铝层之后，所述工艺方法还包括：

在所述第二铝层上依次淀积第二TiN层和第二Ti层。

可选的，所述中心TiN层的厚度为50~150Å。

可选的，在淀积所述第一铝层和所述第二铝层的同时掺入铜，在淀积所述第一铝层时掺入铜的质量是所述第一铝层的0.5~2%；在淀积所述第二铝层时掺入铜的质量是所述第二铝层的0.5~2%。

可选的，所述工艺方法中均采用PVD工艺进行淀积。