互连线的形成方法技术

一种互连线的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成导电层；在所述导电层上形成含Ta扩散阻挡层；在所述含Ta扩散阻挡层上形成图形化的光刻胶；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层，刻蚀至含Ta扩散阻挡层下表面，形成图形化的含Ta扩散阻挡层；以所述图形化的光刻胶和图形化的含Ta扩散阻挡层为掩膜，刻蚀所述导电层，形成互连线。由本发明专利技术提供的方法制备得到的互连线可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
互连线的形成方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及到一种互连线的形成方法。
技术介绍
由于Al的电阻率低，及其与硅和硅片制造工艺的兼容性，因此它被选择作为集成电路的主要互连材料。然而，Al有众所周知的电迁徙引起的可靠性问题。由于动量从传输电流的电子转移，引起Al原子在导体中移动，在大电流密度的情形下，电子和Al原子碰撞，引起Al原子逐渐移动。最终引起断路等可靠性问题。使用AlCu合金可以有效遏制电迁徙现象，甚至使用Cu代替Al来制作互连结构。但是由于Cu扩散速率大，容易导致介质层漏电等问题。现有技术中，形成AlCu互连线的方法包括：参考图1，提供基底1，在所述基底1上由下至上依次形成TaN层2，AlCu层3、TaN层4、底部抗反射层5和图形化的光刻胶6。其中，TaN层4作为刻蚀所述AlCu层3的掩膜，而且还可以作为AlCu层3的扩散阻挡层，防止AlCu层3中的Cu扩散进入后续在AlCu层3上形成的互连结构中。TaN层2作为粘合层，使AlCu层3与基底1形成良好的接触，TaN层2还可以作为AlCu层3的扩散阻挡层，防止AlCu层3中的Cu扩散进入基底1中。底部抗反射层5可以减小光刻胶在光刻工艺中产生的光反射效应，以实现精细图案的精确转移。参考图2，以所述图形化的光刻胶6为掩膜，刻蚀所述底部抗反射层5，形成图形化的底部抗反射层51。在具体实施例中，底部抗反射层5为SiON层，刻蚀所述底部抗反射层5的方法为使用Cl2和CHF3等离子体进行刻蚀。参考图3，以所述图形化的光刻胶6和图形化的底部抗反射层51为掩膜，刻蚀所述AlCu层3和TaN层4，形成互连线31和图形化的TaN层41。刻蚀所述AlCu层3和TaN层4的方法为使用Cl2、BCl3和CHF3的等离子体进行刻蚀。参考图4，刻蚀所述TaN层2，形成图形化的TaN层21。刻蚀所述TaN层2的方法为使用Cl2、BCl3和CHF3的等离子体进行刻蚀。参考图5，刻蚀部分所述基底1，以保证TaN层2被刻蚀穿。参考图6，去除所述图形化的光刻胶6和图形化的底部抗反射层51。实验发现，图形化的TaN层41上表面形成很多刻蚀残渣10，导致互连线31与后续在图形化的TaN层41上形成的其他互连结构接触不良等问题，引起互连结构的可靠性问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有技术中，互连结构的存在可靠性问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种互连线的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成导电层；在所述导电层上形成含Ta扩散阻挡层；在所述含Ta扩散阻挡层上形成图形化的光刻胶；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层，刻蚀至含Ta扩散阻挡层下表面，形成图形化的含Ta扩散阻挡层；以所述图形化的光刻胶和图形化的含Ta扩散阻挡层为掩膜，刻蚀所述导电层，形成互连线。可选的，所述含Ta扩散阻挡层为Ta层、TaN层中的一层或两层。可选的，刻蚀所述含Ta扩散阻挡层的工艺条件为：压强为4-10mTorr，使Cl2和He等离子体化的功率为400-700W，Cl2的流速为60-90sccm，He的流速为0.1-90sccm。可选的，所述导电层为AlCu层。可选的，刻蚀所述导电层的方法为Cl2、BCl3和CHF3的等离子体刻蚀。可选的，在所述基底上形成导电层前，在所述基底上形成粘合层，所述导电层形成在所述粘合层上。可选的，所述粘合层为含Ta材料层；或者，所述粘合层为含Ti材料层。可选的，所述含Ta材料层为Ta层、TaN层中的一层或两层。可选的，刻蚀所述粘合层的方法为Cl2、BCl3和CHF3的等离子体刻蚀。可选的，刻蚀所述导电层时，刻蚀停止于所述导电层下表面，或者停止于所述基底内。可选的，在所述含Ta扩散阻挡层上形成图形化的光刻胶前，在所述含Ta扩散阻挡层上形成底部抗反射层，所述图形化的光刻胶形成在所述底部抗反射层上。可选的，所述底部抗反射层为SiON层。可选的，刻蚀所述底部抗反射层的方法为Cl2和CHF3的等离子体刻蚀。可选的，Cl2和CHF3的体积比为9:1-16:1。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本技术方案使用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层，由于He的相对原子质量小，轰击图形化的光刻胶的作用小，轰击出的光刻胶较少；而且由于没有使用BCl3作为刻蚀气体，不会产生含B聚合物。因此产生很少的残渣，提高了互连线的可靠性。附图说明图1至图6是现有技术中互连线形成方法各步骤的示意图；图7至图15是本专利技术具体实施例中互连线形成方法各步骤的示意图。具体实施方式图形化的TaN层41上表面形成很多刻蚀残渣10的原因是：参考图3，刻蚀所述AlCu层3和TaN层4时，Cl2、BCl3和CHF3等离子体会轰击TaN层4，轰击出TaN；Cl2、BCl3和CHF3等离子体也会轰击图形化的光刻胶6，轰击出光刻胶。轰击出的光刻胶与轰击出的TaN发生反应，生成含Ta和B（来自BCl3等离子体）的聚合物，这些含Ta和B的聚合物由于不具有挥发性而沉积在图形化的光刻胶6上表面，还会附着在刻蚀各材料层后形成的窗口侧壁。参考图6，去除所述图形化的光刻胶6和图形化的底部抗反射层51后，由于含Ta和B的聚合物为非挥发性物质，图形化的光刻胶6上表面的含Ta和B的聚合物转移至图形化的TaN层41上表面，即为刻蚀残渣10。刻蚀残渣10的存在，会导致后续在图形化的TaN层41上形成的互连结构接触不良，而且残渣10容易吸水。这些都会导致互连结构存在可靠性问题。现有技术中，也有使用TiN层代替TaN层2和TaN层4的技术方案，含Ti的聚合物为挥发性物质，不会形成含Ti聚合物的残渣，而且由于含B的聚合物可以利用湿法去除，所以不会形成残渣10。但是TiN层不能有效的阻止Cu的扩散，而且由于没有非挥发性物质附着在刻蚀各材料层后形成的窗口侧壁，导致互连线31形貌不好。最终也会引起互连线的可靠性问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。本实施例提供一种互连线的形成方法，包括：参考图7，提供基底110。所述基底110可以为Si基底、Ge基底、GeSi基底或者本领域所熟知的其他半导体基底。在具体实施例中，所述基底110还包括插塞、互连线等半导体器件。后续形成的互连线与所述插塞连接。参考图8，在所述基底110上形成粘合层120。形成所述粘合层120的方法可以为化学气相沉积法、物理气相沉积法或原子层沉积法。所述粘合层120的作用是使后续形成的AlCu层与基底110形成良好的接触，粘合层120还可以作为AlCu层的扩散阻挡层，防止AlCu层中的Cu扩散进入基底110。在具体实施例中，所述粘合层120为含Ta材料层，如Ta层或TaN层，或者为Ta层和TaN层。在其他实施例中，所述粘合层120也可以为TiN层。但是如果后续在粘合层120上形成的互连线用于连接Cu插塞（如硅穿通孔（ThroughSiliconVia,TSV）中形成的Cu插塞），为了防止Cu插塞中的Cu扩散进入互连线中，所述粘合层120最好为含Ta材料层。参考图9，在所述粘合层120上形成AlCu层130。在具体实施例中，形成所述AlCu层130的方法可以为物理气相沉积或者原子层沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连线的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上形成导电层；在所述导电层上形成含Ta扩散阻挡层；在所述含Ta扩散阻挡层上形成图形化的光刻胶；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层，刻蚀至含Ta扩散阻挡层下表面，形成图形化的含Ta扩散阻挡层；以所述图形化的光刻胶和图形化的含Ta扩散阻挡层为掩膜，刻蚀所述导电层，形成互连线。

【技术特征摘要】
1.一种互连线的形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底上形成导电层；在所述导电层上形成含Ta扩散阻挡层；在所述含Ta扩散阻挡层上形成图形化的光刻胶；以所述图形化的光刻胶为掩膜，使用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层，刻蚀至含Ta扩散阻挡层下表面，形成图形化的含Ta扩散阻挡层，采用Cl2和He等离子体刻蚀所述含Ta扩散阻挡层以减少轰击出的光刻胶与轰击出的TaN发生反应形成的含Ta聚合物；以所述图形化的光刻胶和图形化的含Ta扩散阻挡层为掩膜，刻蚀所述导电层，形成互连线。2.如权利要求1所述的互连线的形成方法，其特征在于，所述含Ta扩散阻挡层为Ta层、TaN层中的一层或两层。3.如权利要求1所述的互连线的形成方法，其特征在于，刻蚀所述含Ta扩散阻挡层的工艺条件为：压强为4-10mTorr，使Cl2和He等离子体化的功率为400-700W，Cl2的流速为60-90sccm，He的流速为0.1-90sccm。4.如权利要求1所述的互连线的形成方法，其特征在于，所述导电层为AlCu层。5.如权利要求4所述的互连线的形成方法，其特征在于，刻蚀所述导电层的方法为Cl2、BCl3和CHF3的等离子体刻蚀。6.如权利要求1所述的互...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏广才，汪新学，倪梁，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31