[發明專利]雙鑲嵌結構的形成方法

有效

• 申請號: 201410239086.3
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN105226005B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 張城龍;張海洋
• 申請（專利權）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
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 吳敏;駱蘇華

一種雙鑲嵌結構的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成第一介質層；在所述第一介質層內形成第一通孔，所述第一通孔的底部露出所述基底；在所述第一通孔內填充滿第二介質層，且第二介質層覆蓋所述第一介質層，所述第二介質層與所述第一介質層的刻蝕選擇比大于或等于10:1，在所述第二介質層內形成溝槽，所述溝槽底部露出所述第一通孔內的第二介質層；形成溝槽后，在第一通孔內的第二介質層中形成第二通孔，所述第二通孔與所述溝槽相通且露出所述基底；在所述溝槽和第二通孔內填充滿導電層。采用本發明的方法形成的雙鑲嵌結構，能夠提高后續形成的半導體器件的性能。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及雙鑲嵌結構的形成方法。

背景技術

隨著半導體器件制作技術的飛速發展，半導體器件已經具有深亞微米結構。由于集成電路中所含器件的數量不斷增加，器件的尺寸也因集成度的提升而不斷地縮小，器件之間的高性能、高密度連接不僅在單個互連層中進行，而且要在多層之間進行互連。因此，通常提供多層互連結構，用于連接半導體器件，其中多個互連層互相堆疊，并且層間介質層置于其間起絕緣作用。特別是利用雙鑲嵌(dual-damascene)工藝形成的多層互連結構，其預先在層間介質層中形成溝槽(trench)和通孔(via)，然后用導電材料填充所述溝槽和通孔。因為雙鑲嵌結構能避免重疊誤差以及解決熟知金屬工藝的限制，雙鑲嵌工藝便被廣泛地應用在半導體制作過程中而提升器件可靠度。因此，雙鑲嵌工藝已成為現今金屬導線連結技術的主流。

現有技術中，雙鑲嵌結構的形成方法參考圖1至圖6。

參考圖1，提供半導體襯底100，所述半導體襯底上具有晶體管等半導體器件。在所述半導體襯底100上依次形成有低k介質層102、氮化鈦層103’、圖形化的第一光刻膠層104。所述圖形化的第一光刻膠層104內具有第一開口105，第一開口105定義氮化鈦層103’中的圖形。

結合參考圖1和圖2，沿圖形化的第一光刻膠層104中的第一開口105刻蝕氮化鈦層103’，形成圖形化的氮化鈦層103。圖形化的氮化鈦層103中具有第二開口106，所述第二開口106用于定義在低k介質層102中的溝槽的位置和大小。

接著，參考圖3，在所述圖形化的氮化鈦層103上形成有機絕緣涂層(ODL)108，其中，有機絕緣涂層108將第二開口106(參考圖2)填充滿，且完全覆蓋圖形化的氮化鈦層103。形成有機絕緣涂層108后，在所述有機絕緣涂層108上形成富含Si的抗反射涂層(Si-ARC)109。形成富含Si的抗反射涂層109后，在所述富含Si的抗反射涂層109上形成圖形化的第二光刻膠層110。圖形化的第二光刻膠層110中具有第三開口111，所述第三開口用于定義在低k介質層102中的通孔的位置和大小。圖3中示意出圖形化的第二光刻膠110中具有兩個第三開口111。而且，圖形化的氮化鈦層103中的第二開口106的寬度H1等于兩個第三開口111的寬度W1與該相鄰的兩個第三開口111間的光刻膠的寬度W2之和。

接著，參考圖4，以所述圖形化的第二光刻膠110為掩膜，沿兩個第三開口111依次刻蝕富含Si的抗反射涂層109、有機絕緣涂層108和部分低k介質層102，在低k介質層102中形成兩個第一通孔112(參考圖5)。

接著，結合參考圖4和圖5，灰化去除圖形化的第二光刻膠層110、富含Si的抗反射涂層109和有機絕緣涂層108。

接著，參考圖6，沿所述圖形化的氮化鈦層103中的第二開口106繼續刻蝕低k介質層102，在低k介質層102中形成溝槽114。刻蝕形成溝槽114的過程中，刻蝕氣體還會沿著第一通孔112繼續刻蝕低k介質層102，形成第二通孔113。第二通孔113形成后，溝槽114也已經形成。第二通孔113的底部露出半導體襯底100。

形成第二通孔113和溝槽114后，在第二通孔113和溝槽114內填充滿銅層，形成雙鑲嵌結構。

采用現有技術的方法形成的雙鑲嵌結構的性能不佳。

發明內容