[發(fā)明專利]層間介電層、互連結(jié)構(gòu)及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810202961.5
• 申請日: 2008-11-18
• 公開（公告）號: CN101740473A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程永亮;王娉婷;高關(guān)且;楊承;朱虹;吳金剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/316;H01L27/146;H01L23/532
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及CMOS圖像傳感器中的層間介電 層、互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體工業(yè)中，互連結(jié)構(gòu)用于提供在IC芯片上的器件和整個封裝之間 的布線，在該技術(shù)中，首先在半導(dǎo)體襯底表面形成例如場效應(yīng)晶體管(FET) 的器件，然后在后道工藝(BEOL，back-end-of-line)中形成互連結(jié)構(gòu)。 通常的互連結(jié)構(gòu)包括至少一種介電材料，其中嵌有過孔和/或線路形式的金屬 圖形。

現(xiàn)有技術(shù)公開了一種半導(dǎo)體器件的后道工藝，參照圖1所示，包括：提供 半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有器件層，在半導(dǎo)體襯底100上形成 未摻雜硅酸鹽玻璃氧化層(USG)110，用于阻止從上層的摻氟的硅酸鹽玻璃 氧化層(FSG)中氟擴散至其它層。然后，在未摻雜硅酸鹽玻璃氧化層110 上形成金屬線圖案120，接著，在金屬線120上和未摻雜硅酸鹽玻璃氧化層 110上形成摻氟的硅酸鹽玻璃氧化層130，采用化學(xué)機械設(shè)備或者回蝕工藝 (etch-back)進行磨平，最后，在摻氟的硅酸鹽玻璃氧化層130上形成未摻 雜硅酸鹽玻璃氧化層140，為了防止摻氟的硅酸鹽玻璃氧化層130和未摻雜硅 酸鹽玻璃氧化層140之間由于材料的不同引起界面應(yīng)力過大，現(xiàn)有技術(shù)還采 用含硅或者含氧的離子進行轟擊，以便釋放摻氟的硅酸鹽玻璃氧化層130和 未摻雜硅酸鹽玻璃氧化層140內(nèi)的應(yīng)力。接著，在摻雜硅酸鹽玻璃氧化層140 上形成上層金屬線122，以及上層FSG金屬間介電層132，同時，在上層金屬 線122和下層的金屬線120之間形成接觸孔124以便將兩層金屬互連，最后， 在上層FSG金屬間介電層132上形成上層USG氧化層142，以及采用含硅或 者含氧的離子進行轟擊以釋放應(yīng)力。

在申請?zhí)枮?1/841038的美國專利申請中還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方 案相關(guān)的信息。

現(xiàn)有技術(shù)還公開了一種形成CMOS圖像傳感器的后道工藝中的互連結(jié)構(gòu) 及其形成方法，請參照圖2，提供半導(dǎo)體襯底201，所述半導(dǎo)體襯底201內(nèi)形 成有器件層，所述半導(dǎo)體襯201上形成有金屬互連線203，在金屬互連線203 上形成第一氧化層204，所述第一氧化層204為富硅氧化層(silicon?rich?oxide， SRO)，用于阻擋后續(xù)在其上形成的含氟的氧化層中氟的擴散腐蝕到金屬互 連線203內(nèi)；在第一氧化層204上形成第二氧化層205，所述第二氧化層205 用于填充金屬互連線203之間的空隙，所述第二氧化層205通常采用高密度 等離子CVD形成，可以較好地填充空隙，所述第二氧化層205內(nèi)含氟；在第 二氧化層205上形成第三氧化層206，所述第三氧化層206采用等離子體增強 CVD形成，所述第三氧化層206內(nèi)含有氟。所述第二氧化層205和第三氧化 層206統(tǒng)稱為氧化層207。形成所述第三氧化層206的目的在于進一步降低第 二氧化層205表面的凸凹不平度，方便后續(xù)的減薄過程，同時可以降低成本。 由于高密度等離子CVD的工藝成本較高，因此通常采用該工藝不會形成足夠 厚的第二氧化層205，而是采用較為低廉的工藝比如等離子體增強CVD再形 成較厚的第三氧化層206。

接著，參照圖3，采用化學(xué)機械拋光設(shè)備進行減薄和拋光，對于化學(xué)機械 設(shè)備來說，其對于氧化層的拋光范圍是分鐘，因此通常當(dāng)拋到氧化層207 約為時候就停止了，防止過拋導(dǎo)致破壞下層的器件層，此時的氧化層 207形成氧化層207a。

然后，參照圖4，采用回蝕(etch-back)方法繼續(xù)刻蝕，通常刻蝕至氧 化層207a約為時候停止，此時，氧化層207a形成氧化層207b。

最后，參照圖5，依次在氧化層207b上形成第四氧化層208、抗反射層 209、和第五氧化層210，所述第四氧化層208不含有氟，采用等離子體增強 CVD形成，同時在氮氣氛中處理過，以對表面的缺陷進行修復(fù)，所述第四氧 化層的作用主要為對下層的氧化層207b與上層抗反射層209進行隔離，防止 氧化層207b中的氟擴散進入上層；所述抗反射層209通常采用氮氧化硅；所 述第五氧化層210為不摻雜的氧化硅，所述第五氧化層210用于保護抗反射 層209，防止抗反射層209暴露在空氣中吸收空氣中的水汽。