结构相连通。
[0031]参考图2c，在步骤d)中，在所述沟槽205中和所述硬掩膜层204上沉积可流动的铜层206。所述可流动的铜层206可以为氮化铜层，其热稳定性较差，在例如200°C以上即可分解成铜。根据本发明的一个实施例，可以采用可流动性铜沉积工艺沉积所述可流动的铜层206。具体可以采用Amber金属沉积技术实现。其通过选择性的物理气相沉积法来沉积金属层，使得在沟槽和/或通孔的底部沉积比其顶部更厚的金属。这可以避免沟槽和/或通孔的上方在沉积过程中被金属堵塞，导致在沟槽和/或通孔的下方留下空洞。之后在回流的过程中，由于毛细效应使得金属从沟槽和/或通孔的底部到顶部方向填充，因此可以实现无缺陷、无空洞的填充。沟槽和/或通孔的纵宽比越大，填充效果越好。因此，所述Amber金属沉积技术能够适应越来越小的半导体器件尺寸以及随之而越来越大的互连线的纵宽比。
[0032]参考图2d，在步骤e)中，回蚀刻所述可流动的铜层206，以形成铜互连线207。例如，可以采用反应离子刻蚀工艺回蚀刻所述可流动的铜层206。根据本发明的一个实施例，采用H2作为回蚀刻步骤中的刻蚀气体。采用H2作为刻蚀气体，所得到的铜互连线的表面平整光滑，具有较低的电阻率。
[0033]在一个实施例中，在步骤e)之后，所述方法可以进一步包括刻蚀去除所述硬掩膜层204。根据本发明的一个实施例，刻蚀去除所述硬掩膜层204的步骤采用的刻蚀气体可以包括Cl2、CH4、Ar和即3等。
[0034]在一个实施例中，所述刻蚀阻挡层203可以为高K介电材料，所述刻蚀去除所述硬掩膜层204的步骤之后还包括采用He气体处理所述刻蚀阻挡层203表面的步骤。采用He气体进行处理可以使得刻蚀之后的刻蚀阻挡层203的表面更致密，这可以在一定程度上增强半导体器件的经时击穿(TDDB)特性。
[0035]在一个实施例中，在步骤c)和d)之间，所述方法可以进一步包括:在所述沟槽205中和所述硬掩膜层204上形成扩散阻挡层(未示出)。本领域技术人员可以理解，所述扩散阻挡层的作用是防止纯铜金属的扩散和氧化，并提高纯铜金属的附着力。所述扩散阻挡层可以是氮化钛(TiN)或氮化钽(TaN)，优选例如氮化钽(TaN)和钽(Ta)的双层结构，由于氮化钽对纯铜金属扩散的阻挡效果好，但结合力差，因此在纯铜金属和氮化钽之间沉积一层钽，形成低介电材料-氮化钽-钽-纯铜金属结构。
[0036]根据本发明提供的铜互连结构的制造方法，采用回蚀刻工艺替换CMP工艺，可以减少CMP工艺引起的半导体产品上的铜互连线的高度变化，并且由于吸湿而导致的对层间介电层的损伤也较小。
[0037]图3示出根据本发明实施例的铜互连结构的制造方法300的流程图。方法300包括以下步骤:
[0038]步骤S301:提供半导体衬底。
[0039]步骤S302:在所述半导体衬底上依次形成层间介电层、刻蚀阻挡层和硬掩膜层。
[0040]步骤S303:刻蚀所述硬掩膜层、所述刻蚀阻挡层和所述层间介电层，以在所述层间介电层中形成沟槽。
[0041]步骤S304:在所述沟槽中和所述硬掩膜层上沉积可流动的铜层。
[0042]步骤S305:回蚀刻所述可流动的铜层，以形成铜互连线。
[0043]实施例二
[0044]本发明还提供了一种铜互连结构，所述铜互连结构选用上述实施例所述的方法制造。根据本发明提供的铜互连结构，采用回蚀刻工艺替换CMP工艺，可以减少CMP工艺引起的半导体产品上的铜互连线的高度变化，并且由于吸湿而导致的对层间介电层的损伤也较小。
[0045]实施例三
[0046]本发明还提供了一种电子装置，包括实施例二所述的铜互连结构。其中，铜互连结构为实施例二所述的铜互连结构，或根据实施例一所述的制造方法得到的铜互连结构。
[0047]本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、V⑶、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述铜互连结构的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的铜互连结构，因而具有更好的性能。
[0048]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种铜互连结构的制造方法，包括: a):提供半导体衬底； b):在所述半导体衬底上依次形成层间介电层、刻蚀阻挡层和硬掩膜层； c):刻蚀所述硬掩膜层、所述刻蚀阻挡层和所述层间介电层，以在所述层间介电层中形成沟槽； d):在所述沟槽中和所述硬掩膜层上沉积可流动的铜层；以及 e):回蚀刻所述可流动的铜层，以形成铜互连线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回蚀刻采用的刻蚀气体包括H2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)之后，所述方法进一步包括:刻蚀去除所述硬掩膜层。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述硬掩膜层为氮化钛层。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述刻蚀去除所述硬掩膜层的步骤采用的刻蚀气体包括ci2、CH4、Ar和NF3。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层为高K介电材料，所述刻蚀去除所述硬掩膜层的步骤之后还包括采用He气体处理所述刻蚀阻挡层表面的步骤。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)和d)之间，所述方法进一步包括:在所述沟槽中和所述硬掩膜层上形成扩散阻挡层。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，采用可流动性铜沉积工艺沉积所述可流动的铜层。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可流动的铜层为氮化铜层。10.一种根据权利要求1-9之一所述的制造方法制造的铜互连结构。11.一种电子装置，包括权利要求10所述的铜互连结构。
【专利摘要】本发明提供一种铜互连结构及其制造方法、电子装置。所述方法包括：a)：提供半导体衬底；b)：在所述半导体衬底上依次形成层间介电层、刻蚀阻挡层和硬掩膜层；c)：刻蚀所述硬掩膜层、所述刻蚀阻挡层和所述层间介电层，以在所述层间介电层中形成沟槽；d)：在所述沟槽中和所述硬掩膜层上沉积可流动的铜层；以及e)：回蚀刻所述可流动的铜层，以形成铜互连线。根据本发明提供的铜互连结构的制造方法，采用回蚀刻工艺替换CMP工艺，可以减少CMP工艺引起的半导体产品上的铜互连线的高度变化，并且由于吸湿而导致的对层间介电层的损伤也较小。
【IPC分类】H01L23/52, H01L21/768
【公开号】CN105489549
【申请号】CN201410538609
【发明人】张海洋, 张城龙
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年10月13日