[发明专利]互连结构的形成方法

说明书

本发明揭示了一种互连结构的形成方法，包括下述步骤：提供具有介质层的硅片；在介质层上形成第一凹槽区和非凹槽区，第一凹槽区用于形成互连结构；在介质层上形成第二凹槽区，第二凹槽区用于形成虚拟结构；沉积阻挡层以覆盖第一和第二凹槽区、以及非凹槽区；沉积金属层，金属层填满第一和第二凹槽区并覆盖非凹槽区上；将非凹槽区上的金属层去除以暴露阻挡层；将非凹槽区上的阻挡层去除以暴露介质层。

技术领域

本发明总的来说涉及制造半导体设备的领域，更具体地说，涉及一种在半导体器件中形成互连结构的方法。

背景技术

半导体器件通常是由半导体材料，例如硅片，经过一系列工艺加工制作而成。硅片可能经过，例如掩模、刻蚀、沉积等工艺以形成半导体器件的电路。随着半导体器件的集成度不断提高，金属互连结构快速发展并应用在半导体器件中。多次掩模和刻蚀工艺能够在硅片上的介质层中形成凹槽区。然后，进行沉积工艺，在介质层的凹槽区和非凹槽区沉积金属层。沉积在介质层的非凹槽区上的金属层需要去除以隔离凹槽区的图形并形成互连结构。为了防止金属层扩散或侵入到介质层内，通常会在介质层上沉积金属层之前，先在介质层上沉积阻挡层，然后金属层沉积在阻挡层上。

去除介质层的非凹槽区上的金属层和阻挡层的常规方法，包括例如化学机械抛光(CMP)。CMP方法广泛应用在半导体工业中以抛光和平坦化介质层的非凹槽区上的金属层，以形成互连结构。在CMP工艺中，硅片放在位于抛光盘上的抛光垫上，然后向硅片施加压力使硅片压向抛光垫，硅片和抛光垫彼此相对运动，同时施加压力抛光和平坦化硅片表面。在抛光过程中，将抛光液分配到抛光垫上，以利于抛光。CMP方法虽然能够实现硅片表面全局平坦化，但是，由于CMP存在较强的机械力，CMP方法对半导体结构具有有害的影响，尤其是当半导体结构的特征尺寸变的越来越小，铜和低k/超低k介质层用于半导体结构时，较强的机械力可能在半导体结构上引起与应力相关的缺陷。

去除介质层的非凹槽区上的金属层的另一种方法是电化学抛光工艺。电化学抛光工艺去除金属层具有很高的均匀性，同时对阻挡层的选择比也很高，电化学抛光工艺是一种无应力抛光工艺。然而，在电化学抛光工艺中，为了保证介质层的非凹槽区上的金属层全部去除，通常会有一个过度抛光过程。过度抛光之后，发现一些区域，比如，场区(fieldarea)、相邻两金属线之间比较宽广的区域或者孤立的金属线的两边区域，在过度抛光阶段，这些区域非凹槽区上的金属层全部去除，使得阻挡层裸露出来，电流通过阻挡层传导，导致在这些区域，阻挡层的上表面被氧化形成一层氧化物薄膜。换言之，在那些金属互连线密度较低的区域的阻挡层表面形成的氧化物薄膜的厚度会比在金属互连线密度较高的区域的阻挡层表面形成的氧化物薄膜的厚度厚，这是因为金属互连线，比如铜线，的电阻要比阻挡层的电阻小很多，在铜线密度较高的区域电流更多地从铜线传导。形成在阻挡层表面的氧化物薄膜会阻碍阻挡层的去除，如果阻挡层不能被均匀地去除，就会导致半导体器件的失效。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种互连结构的形成方法，包括下述步骤：提供具有介质层的硅片；在介质层上形成第一凹槽区和非凹槽区，第一凹槽区用于形成互连结构；在介质层上形成第二凹槽区，第二凹槽区用于形成虚拟结构；沉积阻挡层以覆盖第一和第二凹槽区、以及非凹槽区；沉积金属层，金属层填满第一和第二凹槽区并覆盖非凹槽区上；将非凹槽区上的金属层去除以暴露阻挡层；将非凹槽区上的阻挡层去除以暴露介质层。

综上所述，由于存在虚拟结构，当非凹槽区上的金属层被抛光时，由于金属层的导电性比阻挡层导电性高，电流将更多的从虚拟结构传导，阻挡层的表面不会被氧化。非凹槽区上的阻挡层能够容易地、均匀地、完全地被去除，以确保具有互连结构的半导体器件的质量。

附图说明

为详细说明本发明的技术内容、所达成目的及效果，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明，其中：

图1揭示了一实施例的大马士革工艺的流程图。

图2揭示了一实施例的大马士革工艺的剖面结构示意图。