[發明專利]雙鑲嵌結構的形成方法

有效

• 申請號: 200810225759.4
• 申請日: 2008-11-11
• 公開（公告）號: CN101740476A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 孫武;尹曉明;沈滿華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 董立閩;李麗

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種雙鑲嵌結構的形成 方法。

背景技術

隨著集成電路的制作向超大規模集成電路(ULSI)發展，內部的電 路密度越來越大，所含元件數量不斷增加，使得晶片的表面無法提供足 夠的面積來制作所需的互連線(Interconnect)。因此，為了配合元件縮 小后所增加的互連線需求，兩層以上的多層金屬互連線的設計，成為超 大規模集成電路技術所必須采用的方法。其中，進入0.18微米工藝技術后， 常采用銅和低介電常數(低k值，low?dielectric?constant)介質層的雙鑲嵌結 構，其可以減小金屬電阻及芯片的互連延遲，已成為高集成度、高速邏 輯集成電路芯片制造的最佳方案。

雙鑲嵌結構通過在層間介質層內刻蝕形成通孔和溝槽，填充入導電 材料，并利用化學機械研磨方法去除額外的導電材料，實現既能為每一 金屬層產生通孔又能產生引線。

下面簡單介紹一種常用的雙鑲嵌結構的形成方法，圖1至6為說明現 有的雙鑲嵌結構形成方法的器件剖面示意圖。圖1為現有的雙鑲嵌結構形 成方法中形成通孔圖形后的器件剖面示意圖，如圖1所示，先在要形成雙 鑲嵌結構的襯底101上沉積一層刻蝕停止層102，再在該刻蝕停止層102上 沉積第一介質層103。接著，在第一介質層103上涂布光刻膠進行圖形化 處理，形成通孔圖形105。

圖2為現有的雙鑲嵌結構形成方法中形成通孔開口后的器件剖面示 意圖，如圖2所示，以光刻膠為掩膜對介質層103進行刻蝕形，在第一 介質層103內形成了通孔開口105。

圖3為現有的雙鑲嵌結構形成方法中形成溝槽圖形后的器件剖面示 意圖，如圖3所示，形成通孔開口后，在第一介質層103上及通孔開口 105內覆蓋了第二介質層106。接著，再利用光刻技術在第二介質層106 上定義出溝槽圖形107。

由于襯底上圖形的密集度不同，該第二介質層106的形成會存在負 載效應，難以得到高平整度的表面。如圖3中所示，在圖形密集區的第 二介質層106厚度較薄，圖形疏松區的第二介質層106厚度較厚。

圖4為現有的雙鑲嵌結構形成方法中形成溝槽后的器件剖面示意圖， 如圖4所示，刻蝕未被光刻膠保護的第二介質層106及部分第一介質層 103，形成與至少一個通孔開口相連的溝槽108。

由于第二介質層106的厚度不均勻，在刻蝕形成溝槽時會出現一些形 變問題。在圖形密集區域，因第二介質層106較薄，會出現如圖5中所示 的斜坡111；在圖形疏松區域，因第二介質層106較厚，可能會出現圖5中 所示的凸起112。

圖5為現有的雙鑲嵌結構形成方法中形成雙鑲嵌開口后的器件剖面 示意圖，如圖5所示，去除通孔開口105內及第一介質層103表面的第二介 質層106，形成由通孔開口105及溝槽108組成的雙鑲嵌開口。

圖6為現有的雙鑲嵌結構形成方法中形成雙鑲嵌結構后的器件剖面 示意圖，如圖6所示，將通孔開口105底部的刻蝕停止層102去除，在通孔 和溝槽內填充銅金屬109，形成雙鑲嵌結構。

因圖中所示的斜坡111和凸起112等異常情況的存在，使得填充金 屬前在雙鑲嵌開口內形成的阻擋層TaN的形成質量較差，如，其在形成 斜坡111的側壁處會較薄，導致其在所填充的金屬與側壁之間的隔離效 果變差，最終使得形成的雙鑲嵌結構的接觸電阻值變大。

2004年11月10日公開的公開號為CN1545726的中國專利申請公 開了一種銅通孔的形成方法，該方法通過改變位于通孔的粘附層的結構 來增強通孔和銅層之間的粘附力，解決其在熱處理后出現的開路問題。 但該方法并不能有效解決上述因雙鑲嵌開口出現形變而導致的雙鑲嵌 結構質量變差的問題。

發明內容

本發明提供一種雙鑲嵌結構的形成方法，以改善利用現有形成方法 形成的雙鑲嵌結構質量較差的現象。

為達到上述目的，本發明提供一種雙鑲嵌結構的形成方法，包括步 驟：

提供表面具有導電結構的襯底；

在所述襯底上形成第一介質層；

在所述第一介質層上形成通孔圖形；

以所述通孔圖形為掩膜進行第一刻蝕，在所述第一介質層內形成通 孔開口；

在已形成通孔開口的所述襯底上覆蓋第二介質層，且其厚度至少填 滿所述通孔開口；