一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法。

背景技术：

1、随着半导体器件关键尺寸不断缩小，如缩小至7nm、5nm，中段金属互连电阻变得尤为重要。device-design-point(ddp)需要开门电阻ron≈200-400ω-μm，并且rc≤ron/10。7nm节点的接触式多晶间距cpp＝48nm，传统材料ρc约为2×10-9，已经不能满足设计需求。当cpp微缩到40nm其要求更高，要求ρc约为8×10-10ω-cm2。节点在7nm、5nm的中段金属接触引入新材料co以满足器件需要。

2、为此引入新材料和新工艺，但是工艺变得异常复杂，且很容易产生工艺缺陷影响产品良率。co的化学机械研磨工艺过程中很容易产生电偶腐蚀(galvanic corrosion)导致中段金属填充的金属co产生凹陷和缺失。

3、因此需要提出一种新的方法在不影响rc(电阻电容)的同时减少co缺失导致的缺陷以提升良率。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法，用于解决现有技术中由于中段金属填充co产生凹陷和缺失的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法，至少包括：

3、步骤一、提供半导体结构，所述半导体结构包括基底、位于所述基底上相互间隔的栅极结构；有源区包括位于所述栅极结构之间的所述基底的区域；所述基底上设有覆盖所述栅极结构的介质层；

4、步骤二、在所述栅极结构之间的所述介质层的区域形成连通所述有源区的第一通孔；

5、步骤三、刻蚀所述栅极结构顶部的所述介质层，形成连通所述栅极结构顶部的第二通孔；

6、步骤四、在所述第一通孔和第二通孔的内壁形成一层ti粘合层，所述ti粘合层的厚度为

7、

8、步骤五、在所述ti粘合层的表面形成一层ti层，所述ti层的厚度为

9、步骤六、采用n2等离子体处理所述ti层，在所述ti层的表面形成一层tin层；

10、步骤七、在所述tin层表面依次形成第一co种子层和第二co种子层，所述第一co种子层采用pvd形成，所述第二co种子层采用cvd形成；

11、步骤八、采用ecp方法填充所述第一通孔和第二通孔；

12、步骤九、对填充后的所述第一通孔和第二通孔的顶部进行平坦化处理。

13、优选地，步骤一中位于所述栅极结构之间的所述基底的区域为源漏区。

14、优选地，步骤二中经光刻打开所述栅极结构之间的介质层的区域，之后刻蚀所述介质层将所述栅极结构之间的有源区上表面暴露，形成所述第一通孔。

15、优选地，步骤三形成第二通孔之前，在所述源漏区进行离子注入。

16、优选地，步骤四中采用pvd的方法形成所述ti粘合层。

17、优选地，步骤五中采用ald的方法在430℃的条件下形成所述ti层，所述ti层在其沉积过程中作为牺牲层，被形成为tisix。

18、优选地，步骤六中形成的所述tin层用于防止co扩散。

19、优选地，步骤九中采用化学机械研磨法对所述第一通孔和第二通孔的顶部进行平坦化处理。

20、优选地，步骤六中采用n2等离子体处理所述ti层用以降低tin中n的含量。

21、如上所述，本发明的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，具有以下有益效果：本发明在形成ti层之后引入n2等离子处理，形成tin层，可以降低tin中n的含量，从而预防co的电偶腐蚀形成co的缺失；引入n2等离子体处理并形成co层进一步降低n的含量从而增加工艺窗口，采用co互连降低电阻，从而提升器件性能。

技术特征：

1.一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于，至少包括：

2.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤一中位于所述栅极结构之间的所述基底的区域为源漏区。

3.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤二中经光刻打开所述栅极结构之间的介质层的区域，之后刻蚀所述介质层将所述栅极结构之间的有源区上表面暴露，形成所述第一通孔。

4.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤三形成第二通孔之前，在所述源漏区进行离子注入。

5.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤四中采用pvd的方法形成所述ti粘合层。

6.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤五中采用ald的方法在430℃的条件下形成所述ti层，所述ti层在其沉积过程中作为牺牲层，被形成为tisix。

7.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤六中形成的所述tin层用于防止co扩散。

8.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤九中采用化学机械研磨法对所述第一通孔和第二通孔的顶部进行平坦化处理。

9.根据权利要求1所述的降低中段金属线缺陷的器件制备方法，其特征在于：步骤六中采用n2等离子体处理所述ti层用以降低tin中n的含量。

技术总结
本发明提供一种降低中段金属线缺陷的器件制备方法，位于基底上相互间隔的栅极结构；在栅极结构之间的介质层的区域形成连通有源区的第一通孔；刻蚀栅极结构顶部的介质层，形成连通栅极结构顶部的第二通孔；在第一通孔和第二通孔的内壁形成一层Ti粘合层；在Ti粘合层的表面形成一层Ti层；在Ti层的表面形成一层TiN层；在TiN层表面依次形成第一Co种子层和第二Co种子层；采用ECP方法填充所述第一通孔和第二通孔；对填充后的第一通孔和第二通孔的顶部进行平坦化处理。本发明在形成Ti层后引入N2等离子处理，形成TiN层，可降低TiN中N的含量，预防Co的电偶腐蚀形成Co的缺失；引入N2等离子体处理降低N的含量，采用Co互连降低电阻，提升器件性能。

技术研发人员：伏广才,朱瑜杰,叶炅翰
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15