[发明专利]一种互连结构及其制造方法

说明书

一种互连结构及其制造方法，包括提供一含有互连线层结构的衬底，在衬底上形成层叠层，层叠层从下到上依次包括刻蚀阻挡层、介质层、材料层和介质层；对层叠层进行光刻刻蚀形成通孔层；在形成通孔层的通孔过程中或者形成通孔之后，通过干法刻蚀或者湿法药液浸润，在通孔侧壁的材料层处横向刻蚀，以形成N个锯齿状结构；在通孔层的通孔和锯齿结构中同步生长金属材料，金属材料填满通孔层的通孔；沉积金属层，以在通孔层形成覆盖层；对塞覆盖层进行平坦化工艺，以形成平坦化的通孔层。因此，本发明通过在通孔侧壁形成锯齿状结构，增加CMP过程中研磨液的下渗路径，解决了钴缺失的问题，且工艺简单。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路工艺技术领域，特别是涉及一种互连结构及其制造方法，用于解决制作工艺中互连线层的钴缺失。

背景技术

请参阅图1，图1所示为现有技术中在工艺节点大于10nm的情况下，对于该节点互连线层/通孔层层的金属连接线的互连，通常互连线层/通孔层层均采用金属钨(tungsten)，即W/W的方案，以及互连线层采用金属钴/通孔层层采用金属钨，即Co/W的方案。在上述方案中，互连线层/通孔层之间有一个粘结层(Ti/TiN)，该粘结层(Ti/TiN)可以在对所述V0通孔钨塞覆盖层进行钨化学机械平坦化工艺过程中阻断研磨液下渗与互连线层的金属钴产生反应，从而减少了金属钴的缺失(missing)，从而避免了降低电性和可靠性问题。

随着半导体器件尺寸的缩小，在先进工艺节点，互连线层通常采用金属钴填充，通孔层(via)采用金属钨填充。

目前，国际上多个研究机构都已经开展了对无需粘结层的选择性钨沉积工艺(selective W deposition)技术的研究，尤其应用在10nm及以下技术节点的通孔层Via 0(V0)的填充上，已经取得了一定的成果，由于7nm开始对互连线层(M0)中接触槽的R_S有更高的要求，通常需要采用R_S更低的钴金属来取代传统的钨金属。

然而，本领域技术人员清楚，如果通孔层采用无粘结层的金属钨沉积工艺，那么，通孔层和侧壁的氧化硅/氮化硅介质层粘结不是很好(如图2所示)，这会导致后续通孔层中钨在化学机械研磨(钨研磨W CMP)制造工序中，CMP的研磨液通过这个界面腐蚀下层(互连线层)中的钴，产生钴缺失(Co missing)问题，使得器件断路。

目前，业界通常采用调节研磨液(slurry)的成分和PH值，或者增加金属钨与介质层之间的粘附层来进行改善，会缓解上述情况但问题仍旧存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种互连结构及其制造方法，用于解决7nm及以下节点钴缺失，其通过利用膜层堆叠和选择性刻蚀，在刻蚀形成通孔之后，在通孔侧壁形成锯齿状结构，增加CMP过程中研磨液(slurry)的下渗路径，从而减少研磨液接触金属钴(cobalt)，以此缓解下层的钴缺失(cobalt missing)问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种互连结构，其包括：

一含有互连线层结构的衬底；其中，所述互连线层结构中互连线材料包括金属钴；

一层叠层，用于形成通孔层；所述层叠层从下到上依次包括刻蚀阻挡层、介质层、材料层和介质层；所述材料层包括一层或以上，每一所述材料层均由所述介质层间隔，所述通孔层中的通孔贯穿所述层叠层，所述通孔层中的通孔填满金属材料，且在每一个所述通孔侧壁的材料层处横向形成1个锯齿结构。

进一步地，所述材料层与所述介质层具有不同刻蚀选择性的材料。

进一步地，所述材料层的材料包括非晶硅a-silicon、氮化物nitride、氧化铝AlO、多晶硅poly-silicon、氮化硅Si3N4、氧化铝Al2O3、氧化钛TiO2或氮化铝AlN。