[发明专利]金属互连结构的形成方法

说明书

本申请公开了一种金属互连结构的形成方法，包括：在第一介质层上形成第二介质层，第一介质层中形成有第一金属连线；在第二介质层中形成通孔，通孔底部的第一金属连线暴露；形成粘附层，粘附层包括钛层；在粘附层表面形成氮化钛层；在氮化钛层表面形成阻挡层；在阻挡层表面形成第一金属层，第一金属层与第一金属连线的构成材料不同；进行平坦化，去除通孔外的粘附层、氮化钛层、阻挡层和第一金属层，通孔内的粘附层、粘附层表面的氮化钛层、阻挡层和第一金属层形成接触孔。本申请通过在接触孔最外侧的粘附层形成后，在粘附层表面形成氮化钛层，因此能够阻挡后续工艺中的氯元素穿透粘附层与其下方的第一金属连线发生反应。

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种金属互连结构的形成方法。

背景技术

在半导体集成电路制造的后段(back end of line，BEOL)制程中，会通过形成金属互连结构以实现器件中电极的引出。金属互连结构的形成方法为：在第一层介质层中金属连线，然后在第一层介质层上形成第二介质层，在第二介质层中形成接触孔，该接触孔的底部与其下方的金属连线相接触，然后在第二层介质层上形成第三介质层，在第三介质层中形成金属连线，该金属连线的底部与其下方的接触孔相接触。金属互连结构中通常使用铜(Cu)作为金属连线和接触孔的构成材料。

随着半导体器件的关键尺寸(critical dimension，CD)的减小，采用铜互连结构的成本较高，鉴于此，相关技术中提出了一种金属互连结构，将接触孔、以及接触孔上方和下方的金属连线设置为不同的金属材料，在保证导电特性的基础上降低了成本。通常，接触孔的表面从内向外依次形成有阻挡层和粘附层，其中，在形成阻挡层的过程中需要引入含氯(Cl)元素的化合物，氯元素会有一定几率穿透粘附层与接触孔下方的金属连线(其由铜构成)发生反应，造成穿孔，从而降低了器件的可靠性和良率。

发明内容

本申请提供了一种金属互连结构的形成方法，可以解决相关技术中提供的金属互连结构的形成方法在形成阻挡层的过程中容易使氯元素穿透粘附层与接触孔下方的金属连线发生反应所导致的可靠性和良率较差的问题，该方法包括：

在第一介质层上形成第二介质层，所述第一介质层中形成有第一金属连线；

在所述第二介质层中形成通孔，所述通孔底部的第一金属连线暴露；

形成粘附层，所述粘附层覆盖所述第二介质层和所述通孔的表面，所述粘附层包括钛层；

在所述粘附层表面形成氮化钛层；

在所述氮化钛层表面形成阻挡层，在形成所述阻挡层的过程中需要使用含氯元素的化合物；

在所述阻挡层表面形成第一金属层，所述第一金属层与所述第一金属连线的构成材料不同；

进行平坦化，去除所述通孔外的粘附层、氮化钛层、阻挡层和第一金属层，所述通孔内的粘附层、所述粘附层表面的氮化钛层、阻挡层和第一金属层形成接触孔。

在一些实施例中，所述第一金属连线的构成材料包括铜。

在一些实施例中，所述第一金属层包括钨层。

在一些实施例中，所述阻挡层包括氮化钛层。

在一些实施例中，所述含氯元素的化合物包括四二甲基胺钛层；

所述在所述氮化钛层表面形成阻挡层，包括：

通入四二甲基胺钛；

在高温作用下热分解形成氮化钛层；

通入包括氮气和氢气的气体形成等离子气体对所述氮化钛层进行致密化，形成所述阻挡层。

在一些实施例中，所述在所述粘附层表面形成氮化钛层，包括：

进行热处理；