[发明专利]铝互连线结构及其制成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路的制成方法，具体地说，涉及一种集成电路中铝互连线的结构及其制成方法。

背景技术

在集成电路(Integrated-Circuit，IC)制成中，集成电路芯片内部采用金属薄膜引线来传导工作电流，这种传导电流的金属薄膜称作互连引线。随着芯片集成度的提高，互连引线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。在较高的电流密度作用下，互连引线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，这种现象就是电迁移。电迁移能使IC中的互连引线在工作过程中产生断路或短路，从而引起IC失效。

现有技术中一般采用铝互连线，其电迁移问题历来是微电子产业的研究热点，其面临的电迁移可靠性挑战也是芯片制造业最持久和最重要的挑战之一。请参阅图1，目前，一般采用在铝线10的上下加上防扩散阻挡层(Barrier Layer)，如钛(Ti)/氮化钛(TiN)20等来减少电迁移效应。但是，超深亚微米(特征尺寸≤0.18μm)铝互连技术的使用，使制成工艺面临了更加复杂的电迁移可靠性问题。虽然钛和氮化钛能够在铝表面形成可靠稳定的阻挡层，但仍经常发生钛或氮化钛与铝之间界面反应问题。

对此，现有技术中提供了一些解决方案，如美国专利申请第6207568号和6383915号中所述的改进铝的织构(texture)以降低电迁移效应的方法，以及美国专利申请第5895266号和6127266号中所述的提高氧化钛与铝之间界面稳定性的方法。但上述方法均未同时兼顾到改善铝互连线微结构与改善钛或氮化钛与铝之间的界面两个方面的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成电路的制程方法，具体地说，涉及一种集成电路中铝互连线的结构及其制成方法。

为实现上述目的，本发明提供一种集成电路中铝互连线的结构及其制成方法，该方法首先提供一硅衬底，并在硅衬底上形成一钛金属层，随后将该钛金属层暴露于含有氧气的气体环境中，形成氧化钛层，再将氮化钛层沉积于氧化钛层上，最后在所述氧化钛层上形成铝传导层，即可完成本发明铝互连线的结构的制成。

与现有技术相比，本发明的方法容易实施，能够在改善铝互连线微结构的同时，增强铝与其相邻物质间的界面稳定性。

附图说明

通过以下对本发明实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1为现有技术的铝互连线结构示意图。

图2为本发明的铝互连线结构示意图。

具体实施方式

首先，提供一硅衬底。然后利用偏压溅射(bias sputtering)的离子化金属电浆(Ionized Metal Plasma，IMP)溅镀方法在其上形成一钛金属层30。并将该钛金属层30暴露于大气或其他含有氧气的气体环境中，使钛金属膜被氧化，其上形成TixOy的氧化钛膜40。

接下来，利用传统直流磁控溅镀系统(DC Magnetron Sputtering)将氮化钛层50沉积于氧化钛膜40上，并在上述氮化钛层50上形成铝传导层60，即可完成本发明铝互连线结构的制成。该铝传导层60是通过增强的晶体取向(crystallographic orientation)形成，使其与氮化钛层40之间具有更好的界面热稳定性。

在采用该结构以后，由于氧化钛膜中的氧元素会扩散至氮化钛膜的晶界(grain boundary，指晶体间边缘表面)，从而阻挡了氮化钛与铝之间界面反应。即本发明的方法在不破坏铝互连线微结构的基础上增强了氮化钛与铝之间界面的稳定性。

最后，也可根据后续制成的需要将另一氮化钛层70沉积于铝传导层60之上。该氮化钛层70作为覆盖层，有利于制成中光刻的进行。

本发明使用了离子化金属电浆溅镀方法，这是一种集成电路制成技术中习知的方法，因此本发明的技术方案容易实施。同时，根据本发明，如美国专利申请第5895266号和6127266号中所述的，将氮化钛膜暴露于大气或其他含有氧气的气体环境中这一步骤并不是必须的。即可以在整个制成过程中，省略了将氮化钛层沉积于钛氧化膜上这一步骤，也能够达到同样的技术效果。此外，在氮化钛层沉积不将其暴露于大气或其他含有氧气的气体环境中，有利于改善铝互连线的微结构和表面特性。