[發明專利]復合雙大馬士革結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201811025919.0
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN108962873B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L23/528;H01L21/768
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種復合雙大馬士革結構及其制備方法，包括頂部介電層、底部介電層；介于頂部介電層、底部介電層之間的至少兩層中間介電層；第一大馬士革結構，包括形成于頂部介電層中的第一頂部金屬導線，以及與第一頂部金屬導線一體連接且貫穿至少兩層中間介電層的第一導電栓塞；第二大馬士革結構，包括至少部分形成于頂部介電層中的第二頂部金屬導線、與第二頂部金屬導線的底部一體連接的第二導電栓塞、以及與第二導電栓塞底部連接且貫穿一層中間介電層的第一中間金屬導線。本發明通過復合雙大馬士革工藝替代多層大馬士革工藝，大大簡化工藝步驟，提高生產效率；并通過交錯分布的金屬互連結構實現布線密度的提高，進而大大節約成本。

技術領域

本發明涉及半導體器件及制造領域，特別是涉及一種復合雙大馬士革結構及其制備方法。

背景技術

隨著晶體管尺寸的不斷縮小，集成電路中晶體管的數量不斷上升，數量龐大的晶體管的信號集成需要越來越多高密度的金屬互連層實現連接，隨之而來的金屬互連線的電阻和寄生電容已嚴重影響到集成電路高速發展。

傳統金屬互連線的材料采用鋁，為了克服金屬互連線的電阻和寄生電容，半導體行業從金屬鋁互連線工藝發展到金屬銅互連線工藝，金屬銅線的形成不能通過傳統鋁線工藝的減法刻蝕工藝去實現，因此，雙大馬士革工藝應運而生。雙大馬士革工藝通常先刻蝕通孔，再刻蝕溝槽，于通孔及溝槽中填充銅，最后對銅進行平坦化處理，以于每兩層介電層中形成一個雙大馬士革結構。對于金屬互連層比較多的情況，要實現鎢塞與第二金屬層的連接必須通過第一金屬層及第一導通孔；要實現第一金屬層與第三金屬層的連接必須通過第一導通孔、第二金屬層及第二導通孔，需要反復多次雙大馬士革工藝，才能實現鎢塞與第二金屬層以上的金屬層的連接、或不相鄰的兩層金屬層之間的連接，工藝步驟相對比較繁瑣，由此，生產效率也相對低下。

因此，基于上述原因，如何改進半導體結構和工藝步驟，簡化跨越多層的金屬互連線連接的工藝步驟，進而提高生產效率，已成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種復合雙大馬士革結構及其制備方法，用于解決現有技術中跨多層的金屬互連線的工藝復雜、生產效率低、集成度低等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種復合雙大馬士革結構，所述復合雙大馬士革結構至少包括：

頂部介電層、底部介電層、以及介于所述頂部介電層與所述底部介電層之間的至少兩層中間介電層，在所述頂部介電層和所述至少兩層中間介電層中設置有第一大馬士革結構及第二大馬士革結構；

所述第一大馬士革結構包括形成于所述頂部介電層中的第一頂部金屬導線，以及與所述第一頂部金屬導線一體連接的第一導電栓塞，所述第一導電栓塞貫穿所述至少兩層中間介電層；

所述第二大馬士革結構包括至少部分形成于所述頂部介電層中的第二頂部金屬導線、與所述第二頂部金屬導線的底部一體連接的第二導電栓塞、以及與所述第二導電栓塞底部連接的第一中間金屬導線，所述第一中間金屬導線形成于所述第一導電栓塞貫穿的所述中間介電層中的其中一層中且不與所述第一導電栓塞電連接，所述第二導電栓塞貫穿所述至少兩層中間介電層中的其中一層中且與所述第一中間金屬導線位于不同層。

優選地，所述至少兩層中間介電層包括兩層中間介電層，所述第一導電栓塞的底部連通至所述底部介電層的頂部；所述第二導電栓塞貫穿兩層中間介電層的其中一層，所述第一中間金屬導線形成于兩層中間介電層的另一層中，所述第一中間金屬導線的底部連通至所述底部介電層的頂部。

優選地，所述至少兩層中間介電層包括三層中間介電層；所述第一導電栓塞貫穿三層所述中間介電層，所述第一導電栓塞的底部連通至所述底部介電層的頂部；所述第二大馬士革結構還包括與所述第一中間金屬導線的底部一體連接的第三導電栓塞，所述第二導電栓塞、所述第一中間金屬導線及所述第三導電栓塞依次分別貫穿對應層的所述中間介電層，且所述第三導電栓塞的底部連通至所述底部介電層的頂部。