專利名稱：互連結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件制作技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件已經(jīng)具有深亞微米結(jié)構(gòu)。由于 集成電路中所含器件的數(shù)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(gè)互連層中進(jìn)行，而且要在多層之間進(jìn)行互連。因此， 通常提供多層互連結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)互連層互相堆疊，并且層間絕緣膜置于其間，用于連接半 導(dǎo)體器件。特別是利用雙鑲嵌(dual-damascene)工藝形成的多層互連結(jié)構(gòu)，其預(yù)先在層間 絕緣膜中形成溝槽(trench)和接觸孔(via)，然后用導(dǎo)電材料填充所述溝槽和接觸孔。例 如申請(qǐng)?zhí)枮?2106882. 8的中國(guó)專利申請(qǐng)文件提供的多層互連結(jié)構(gòu)制作工藝，因?yàn)殡p鑲嵌 結(jié)構(gòu)能避免重疊誤差以及解決習(xí)知金屬工藝的限制，多層互連結(jié)構(gòu)便被廣泛地應(yīng)用在半導(dǎo) 體制作過(guò)程中而提升器件可靠度。因此，多層互連結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)今金屬導(dǎo)線連接技術(shù)的主 流。現(xiàn)有制作多層互連結(jié)構(gòu)的方法參考圖1至圖6。如圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底100，在半導(dǎo)體襯底100上形成有金屬布線層102 ；在 金屬布線層102上形成厚度為600埃至800埃的覆蓋層104 ；在覆蓋層104上形成層間絕 緣層106 (inter-layer dielectrics ； ILD)，所述層間絕緣層106的材料是未摻雜的硅玻璃 (Un-doped Silicate Glass ；USG)或低介電常數(shù)材料等。所述覆蓋層104可防止金屬布線 層102擴(kuò)散到層間絕緣層102中，亦可防止刻蝕過(guò)程中金屬布線層102被刻蝕。之后，在層間絕緣層106上形成保護(hù)層108，所述保護(hù)層108的作用在于保護(hù)層間 絕緣層106，所述保護(hù)層108材料選自Si02，隨后，在保護(hù)層108上形成第一光刻膠層110， 經(jīng)過(guò)曝光顯影工藝，在第一光刻膠層110上形成開口，開口位置對(duì)應(yīng)后續(xù)需要形成雙鑲嵌 結(jié)構(gòu)中的接觸孔；隨后以第一光刻膠層110為掩膜，刻蝕保護(hù)層108、層間絕緣層106直至 暴露出覆蓋層104，形成接觸孔112。參考附圖2所示，灰化法去除第一光刻膠層110，其中灰化溫度為250°C ；在 保護(hù)層108上以及接觸孔112中形成覆蓋層間絕緣層106的底部抗反射層(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)114。用回蝕法刻蝕底部抗反射層114，直至完全去除保 護(hù)層108上的底部抗反射層114，并保留接觸孔112內(nèi)的部分底部抗反射層114，其中留在 接觸孔112內(nèi)的底部抗反射層114的厚度應(yīng)該保證在隨后刻蝕形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的工藝過(guò)程 中避免覆蓋層104被刻蝕穿。如圖3所示，在保護(hù)層108上形成第二光刻膠層116，并通過(guò)曝光、顯影在第二光刻 膠層116上形成與后續(xù)溝槽對(duì)應(yīng)的開口，開口的寬度大于接觸孔112的寬度。以第二光刻 膠層116為掩膜，刻蝕保護(hù)層108以及層間絕緣層106，形成溝槽118。如圖4所示，灰化法去除第二光刻膠層116和接觸孔112內(nèi)的底部抗反射層114， 其中灰化溫度為250V ；然后再用濕法刻蝕法去除殘留的第二光刻膠層116 ；沿接觸孔112刻蝕覆蓋層104，直至暴露出金屬布線層102，形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。參考圖5，在保護(hù)層108表面形成填充接觸孔112的金屬層120。參考圖6，用化學(xué)機(jī)械拋光去除一部分金屬層120和保護(hù)層108，直至形成金屬插 塞 121。現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)工藝中刻蝕溝槽通常是通過(guò)測(cè)試結(jié)束點(diǎn)(End-Point)取得的數(shù)據(jù)， 控制刻蝕時(shí)間形成的，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于設(shè)備的差異、不同批次薄膜生產(chǎn)質(zhì)量差異 等原因，刻蝕形成的溝槽高度與實(shí)際需要的溝槽高度有一定的差異，所述差異會(huì)導(dǎo)致互連 結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能漂移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是精確定義雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的開口高度。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)形成方法，包括提供帶有金屬布線 層的半導(dǎo)體襯底；在金屬布線層上形成第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋層、第二層 間絕緣層和保護(hù)層；在保護(hù)層表面形成第三光刻膠圖形；以所述第三光刻膠圖形為掩膜， 依次刻蝕保護(hù)層、第二層間絕緣層、第二阻擋層、第一層間絕緣層和第一阻擋層直至暴露出 金屬布線層，形成接觸孔；去除第三光刻膠圖形；形成填充所述接觸孔并位于保護(hù)層表面 的底部抗反射層；在所述底部抗反射層表面形成第四光刻膠圖形；以所述第四光刻膠圖形 為掩膜，依次刻蝕底部抗反射層、保護(hù)層、第二層間絕緣層和第二阻擋層形成溝槽；去除第 四光刻膠圖形和底部抗反射層?？蛇x的，所述第一阻擋層厚度為400埃至500埃。可選的，所述第一阻擋層為摻碳的氮化硅?？蛇x的，形成所述第一阻擋層的工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝?？蛇x的，形成所述第一阻擋層的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝 氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四 乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分 鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米?？蛇x的，所述第一層間絕緣層厚度為1000埃至2000埃?？蛇x的，所述第一層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅?？蛇x的，形成所述第一層間絕緣層的工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。可選的，形成所述第一層間絕緣層的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至 400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間距為5毫米至9毫米，功率為400瓦至600瓦， 氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氦氣流量為每分鐘800 標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，八甲基環(huán)化四硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn) 立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米?？蛇x的，所述第二阻擋層厚度為100埃至300埃?？蛇x的，所述第二阻擋層為摻碳的氮化硅。可選的，形成所述第二阻擋層的工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝?？蛇x的，形成所述第二阻擋層的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝 氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分 鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米?？蛇x的，所述第二層間絕緣層厚度為2000埃至3000埃?？蛇x的，所述第二層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅?？蛇x的，形成所述第二層間絕緣層的工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。可選的，形成所述第二層間絕緣層的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至 400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間距為5毫米至9毫米，功率為400瓦至600瓦， 氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氦氣流量為每分鐘800 標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，八甲基環(huán)化四硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn) 立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。可選的，所述保護(hù)層厚度為150埃至600埃?？蛇x的，所述保護(hù)層為氮摻雜的碳化硅?？蛇x的，形成所述保護(hù)層的工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。可選的，形成所述保護(hù)層的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏 度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙 氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘 650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米?？蛇x的，所述第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù) 層在同一介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中制備完成?？蛇x的，所述溝槽線寬大于接觸孔線寬。本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括襯底；形成在襯底表面的金屬布線層；形成 在金屬布線層表面的第一阻擋層；形成在第一阻擋層表面的第一層間絕緣層；形成在第一 層間絕緣層表面的第二阻擋層；形成在第二阻擋層表面的第二層間絕緣層；形成在第二層 間絕緣層表面的保護(hù)層；形成在第一阻擋層和第一層間絕緣層內(nèi)的并暴露出部分金屬布線 層的接觸孔；形成在第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層內(nèi)并暴露出部分第一層間絕緣 層和部分金屬布線層的溝槽。可選的，所述第一阻擋層厚度為400埃至500埃?？蛇x的，所述第一阻擋層為摻碳的氮化硅。可選的，所述第一層間絕緣層厚度為1000埃至2000埃?？蛇x的，所述第一層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅。可選的，所述第二阻擋層厚度為100埃至300埃?？蛇x的，所述第二阻擋層為摻碳的氮化硅?？蛇x的，所述第二層間絕緣層厚度為2000埃至3000埃?？蛇x的，所述第二層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅?？蛇x的，所述保護(hù)層厚度為150埃至600埃?？蛇x的，所述保護(hù)層為氮摻雜的碳化硅?？蛇x的，所述溝槽線寬大于接觸孔線寬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)引入了第二阻擋層和第二層 間絕緣層，能夠精確的定義互連結(jié)構(gòu)的溝槽的高度；本發(fā)明還選用低介電常數(shù)的材料用于第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層，降低互連結(jié)構(gòu)的傳 輸延遲。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖6是現(xiàn)有互連結(jié)構(gòu)的形成方法；圖7是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的一實(shí)施例的流程示意圖；圖8至圖21為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的一實(shí)施例的過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有工藝中刻蝕開口通常是通過(guò)測(cè)試結(jié)束點(diǎn)(End-Point)取得 的數(shù)據(jù)，控制刻蝕時(shí)間形成的，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于刻蝕設(shè)備的差異、不同批次薄膜生 產(chǎn)質(zhì)量差異等原因，刻蝕形成的開口高度與實(shí)際需要的開口高度有一定的差異，所述差異 會(huì)導(dǎo)致互連結(jié)構(gòu)的電學(xué)性能漂移。為此，本發(fā)明的發(fā)明人提出一種先進(jìn)的互連結(jié)構(gòu)形成方法，包括如下步驟提供帶 有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；在金屬布線層上形成第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋 層、第二層間絕緣層和保護(hù)層；在保護(hù)層表面形成第三光刻膠圖形；以所述第三光刻膠圖 形為掩膜，依次刻蝕保護(hù)層、第二層間絕緣層、第二阻擋層、第一層間絕緣層和第一阻擋層 直至暴露出金屬布線層，形成接觸孔；去除第三光刻膠圖形；形成填充所述接觸孔并位于 保護(hù)層表面的底部抗反射層；在所述底部抗反射層表面形成第四光刻膠圖形；以所述第四 光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕底部抗反射層、保護(hù)層、第二層間絕緣層和第二阻擋層形成溝 槽；去除第四光刻膠圖形和底部抗反射層。本發(fā)明還提出一種先進(jìn)的互連結(jié)構(gòu)，包括襯底；形成在襯底表面的金屬布線層； 形成在金屬布線層表面的第一阻擋層；形成在第一阻擋層表面的第一層間絕緣層；形成在 第一層間絕緣層表面的第二阻擋層；形成在第二阻擋層表面的第二層間絕緣層；形成在第 二層間絕緣層表面的保護(hù)層；形成在第一阻擋層和第一層間絕緣層內(nèi)的并暴露出部分金屬 布線層的接觸孔；形成在第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層內(nèi)并暴露出部分第一層間 絕緣層和部分金屬布線層的溝槽。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖7是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)形成方法的另一實(shí)施例的流程示意圖，圖8至圖21為本發(fā) 明互連結(jié)構(gòu)形成方法的制造方法的另一實(shí)施例的過(guò)程示意圖。下面結(jié)合圖8至圖21對(duì)本 發(fā)明的互連結(jié)構(gòu)形成方法進(jìn)行說(shuō)明。
步驟S201，提供帶有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底。參考圖8，提供半導(dǎo)體襯底200。所述半導(dǎo)體襯底200可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯 底)、分級(jí)基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其 他元件的一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。參考圖9，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成金屬布線層210。所述金屬布線層210材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者幾 種，所述金屬布線層210厚度為2000埃至3000埃。需要特別指出的是，由于金屬銅具有高熔點(diǎn)、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力， 所述金屬布線層210材料較優(yōu)選用銅，但是需要特別說(shuō)明的是，選用其他導(dǎo)電物質(zhì)形成的 金屬布線層210在工藝節(jié)點(diǎn)高于130納米技術(shù)中仍然可以工作，只是傳輸延遲比較大，在此 特地說(shuō)明，不應(yīng)過(guò)分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述金屬布線層210的形成工藝可以選用公知的物理氣相沉積工藝或者電鍍工 藝，需特別指出的是，上述金屬布線層210的形成工藝需根據(jù)金屬布線層210選用的材料不 同而采用不同的工藝，調(diào)整不同的工藝參數(shù)。步驟S202，在金屬布線層上形成第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋層、第二 層間絕緣層和保護(hù)層。參考圖10，在金屬布線層210上形成第一阻擋層220。所述第一阻擋層220材料選自摻碳的氮化硅(NDC)，所述第一阻擋層220厚度為 400埃至500埃。所述第一阻擋層220用于維護(hù)金屬布線層210的穩(wěn)定性，并且所述摻碳的氮化硅 的第一阻擋層220具有吸水性比較低，介電常數(shù)低與后續(xù)形成的層間絕緣層匹配的優(yōu)點(diǎn)， 所述第一阻擋層220還可以作為后續(xù)刻蝕形成接觸孔的停止層。所述第一阻擋層220的形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝，具體工藝參數(shù) 為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米 至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘 400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至 形成400埃至500埃厚度的第一阻擋層220。參考圖11，在第一阻擋層220上形成第一層間絕緣層230。所述第一層間絕緣層230材料選自碳摻雜的氧化硅(Black Diamond，BD)，所述第 一層間絕緣層230厚度為1000埃至2000埃。所述第一層間絕緣層230用于層間介質(zhì)隔離，所述碳摻雜的氧化硅的第一層間絕 緣層230除了具有介電常數(shù)低，傳輸延遲小的優(yōu)點(diǎn)，還具備與第一阻擋層220選擇刻蝕比高 的優(yōu)點(diǎn)。所述第一層間絕緣層230形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝，具體工藝參 數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間距為5毫米至 9毫米，功率為400瓦至600瓦，氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米，氦氣流量為每分鐘800標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，八甲基環(huán)化四 硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至形成1000埃至2000埃的第一層間絕緣層230。參考圖12，在第一層間絕緣層230上形成第二阻擋層M0。所述第二阻擋層240材料選自摻碳的氮化硅(NDC)，所述第二阻擋層240厚度為 100埃至300埃。所述第二阻擋層240具有吸水性比較低，介電常數(shù)低與后續(xù)形成的層間絕緣層匹 配的優(yōu)點(diǎn)，所述第二阻擋層240還可以作為后續(xù)刻蝕形成溝槽的停止層。所述第二阻擋層MO的形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝，具體工藝參數(shù) 為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米 至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘 400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至 形成100埃至300埃厚度的第二阻擋層M0。參考圖13，在第二阻擋層240上形成第二層間絕緣層250。所述第二層間絕緣層250材料選自碳摻雜的氧化硅(Black Diamond，BD)，所述第 二層間絕緣層250厚度為2000埃至3000埃。所述第二層間絕緣層250用于層間介質(zhì)隔離，所述碳摻雜的氧化硅的第二層間絕 緣層250除了具有介電常數(shù)低，傳輸延遲小的優(yōu)點(diǎn)，還具備與第二阻擋層240選擇刻蝕比高 的優(yōu)點(diǎn)。所述第二層間絕緣層250形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝，具體工藝參 數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間距為5毫米至 9毫米，功率為400瓦至600瓦，氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米，氦氣流量為每分鐘800標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，八甲基環(huán)化四 硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至形成2000埃至 3000埃的第二層間絕緣層250。參考圖14，在第二層間絕緣層250上形成保護(hù)層沈0。所述保護(hù)層260材料選自氮摻雜的碳化硅，所述保護(hù)層260厚度為150埃至600 埃，所述保護(hù)層260致密性好，能夠與第二層間絕緣層250形成更好的界面，并且能夠防止 漏電現(xiàn)象出現(xiàn)。所述保護(hù)層260形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝，具體工藝參數(shù)為反 應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫 米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘400標(biāo) 準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至形成 150埃至600埃厚度的保護(hù)層M0。需要特別指出的是，所述第一阻擋層220、第一層間絕緣層230、第二阻擋層M0、 第二層間絕緣層250和保護(hù)層260可以在同一介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中制備完成，用于節(jié) 約工藝步驟。參考圖15，如步驟S203所述，在保護(hù)層260表面形成第三光刻膠圖形270。所述第三光刻膠圖形270用于定義大馬士革雙鑲嵌結(jié)構(gòu)中的接觸孔圖形。在所述保護(hù)層260表面旋涂光刻膠，接著通過(guò)曝光將掩膜版上的與接觸孔相對(duì)應(yīng) 的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后利用顯影液將相應(yīng)部位的光刻膠去除，以形成第三光刻膠圖形 270。參考圖16，如步驟S204所述，以所述第三光刻膠圖形270為掩膜，依次刻蝕保護(hù)層 260、第二層間絕緣層250、第二阻擋層M0、第一層間絕緣層230和第一阻擋層220直至暴 露出金屬布線層210，形成接觸孔271。所述刻蝕保護(hù)層沈0、第二層間絕緣層250、第二阻擋層M0、第一層間絕緣層230 和第一阻擋層220的工藝可以為等離子體刻蝕工藝。刻蝕工藝的具體參數(shù)可以為選用等離子體刻蝕設(shè)備，刻蝕設(shè)備腔體壓力為10毫 托至50毫托，頂部射頻功率為200瓦至500瓦，底部射頻功率為150瓦至300瓦，C4F8流量 為每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，CO流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米 至每分鐘200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，Ar流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘600標(biāo)準(zhǔn)立方厘 米，O2流量為每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，依次刻蝕保護(hù)層沈0、第 二層間絕緣層250、第二阻擋層M0、第一層間絕緣層230和第一阻擋層220直至暴露出金 屬布線層210，形成接觸孔271。參考圖17，如步驟S205所述，去除第三光刻膠圖形270。去除所述第三光刻膠圖形270的工藝可以為公知的化學(xué)試劑去除工藝或者灰化工藝去除。在本實(shí)施例中，采用灰化工藝去除，所述灰化工藝去除工藝的具體參數(shù)為刻蝕設(shè) 備腔體壓力為50毫托至100毫托，射頻功率為300瓦至500瓦，化流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米至每分鐘250標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，N2流量為每分鐘20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘40標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米，CO流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘90標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，以上述工藝條件去 除所述第三光刻膠圖形270。參考圖18，如步驟S206所述，形成填充所述接觸孔271并位于保護(hù)層260表面的 底部抗反射層觀0。所述底部抗反射層280用于填充所述接觸孔271，所述底部抗反射層280可以選用 型號(hào)為GF315的底部抗反射層，用于更好的填充所述接觸孔271，并在保護(hù)層260表面形成平面。所述底部抗反射層280形成工藝為旋涂工藝。所述旋涂工藝的具體參數(shù)為旋涂的加速時(shí)間為0. 5秒至1秒，旋涂的轉(zhuǎn)速為 1200轉(zhuǎn)/分鐘至2000轉(zhuǎn)/分鐘，旋涂時(shí)間為20秒至50秒，旋涂的減速時(shí)間為0. 5秒至 1秒，以上述的工藝參數(shù)形成填充所述接觸孔251并位于保護(hù)層240表面的底部抗反射層 280。參考圖19，如步驟S207所述，在所述底部抗反射層280表面形成第四光刻膠圖形 290。所述第四光刻膠圖形290用于定義雙鑲嵌結(jié)構(gòu)中的溝槽圖形。在所述底部抗反射層280表面旋涂光刻膠，接著通過(guò)曝光將掩膜版上的與溝槽相 對(duì)應(yīng)的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后利用顯影液將相應(yīng)部位的光刻膠去除，以形成第四光刻 膠圖形四0。參考圖20，如步驟S208所述，以所述第四光刻膠圖形290為掩膜，依次刻蝕底部抗 反射層觀0、保護(hù)層沈0、第二層間絕緣層250和第二阻擋層240形成溝槽四1。
所述刻蝕底部抗反射層觀0、保護(hù)層沈0、第二層間絕緣層250和第二阻擋層240 的工藝可以為等離子體刻蝕工藝。所述等離子體刻蝕工藝的具體參數(shù)為選用等離子體刻蝕設(shè)備，刻蝕設(shè)備腔體壓 力為10毫托至50毫托，頂部射頻功率為200瓦至500瓦，底部射頻功率為150瓦至300瓦， C4F8流量為每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，CO流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn) 立方厘米至每分鐘200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，Ar流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘600標(biāo) 準(zhǔn)立方厘米，O2流量為每分鐘10標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，依次刻蝕底部抗 反射層觀0、保護(hù)層沈0、第二層間絕緣層250和第二阻擋層240形成溝槽四1。所述刻蝕工藝可以選擇第二阻擋層240與第一層間絕緣層230選擇刻蝕比比較高 的刻蝕工藝，所述第二阻擋層240能夠精確的定義所述溝槽291的高度，避免出現(xiàn)所述溝槽 291高度漂移現(xiàn)象。參考圖21，如步驟S209所述，去除第四光刻膠圖形290和底部抗反射層觀0。所述去除第四光刻膠圖形290和底部抗反射層觀0的工藝可以為灰化工藝。灰化工藝具體工藝參數(shù)為刻蝕設(shè)備腔體壓力為50毫托至100毫托，射頻功率為 300瓦至500瓦，O2流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘250標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，N2流量為 每分鐘20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘40標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，CO流量為每分鐘50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至 每分鐘90標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。按照上述工藝形成的互連結(jié)構(gòu)，包括襯底200;形成在襯底表面的金屬布線層 210 ；形成在金屬布線層210表面的第一阻擋層220 ；形成在第一阻擋層220表面的第一層 間絕緣層230 ；形成在第一層間絕緣層230表面的第二阻擋層MO ；形成在第二阻擋層240 表面的第二層間絕緣層250 ；形成在第二層間絕緣層250表面的保護(hù)層沈0 ；形成在第一阻 擋層220和第一層間絕緣層230內(nèi)的并暴露出部分金屬布線層110的接觸孔271 ；形成在 第二阻擋層對(duì)0、第二層間絕緣層250和保護(hù)層沈0內(nèi)并暴露出部分第一層間絕緣層230和 部分金屬布線層210的溝槽四1。本發(fā)明通過(guò)引入了第二阻擋層和第二層間絕緣層，能夠精確的定義互連結(jié)構(gòu)的溝 槽的高度；本發(fā)明還選用低介電常數(shù)的材料用于第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋 層、第二層間絕緣層和保護(hù)層，降低互連結(jié)構(gòu)的傳輸延遲。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，包括 提供帶有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；在金屬布線層上形成第一阻擋層、第一層間絕緣層、第二阻擋層、第二層間絕緣層和保 護(hù)層；在保護(hù)層表面形成第三光刻膠圖形；以所述第三光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕保護(hù)層、第二層間絕緣層、第二阻擋層、第一 層間絕緣層和第一阻擋層直至暴露出金屬布線層，形成接觸孔； 去除第三光刻膠圖形；形成填充所述接觸孔并位于保護(hù)層表面的底部抗反射層； 在所述底部抗反射層表面形成第四光刻膠圖形；以所述第四光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕底部抗反射層、保護(hù)層、第二層間絕緣層和第 二阻擋層形成溝槽；去除第四光刻膠圖形和底部抗反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第一阻擋層厚度為400埃 至500埃。
3.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第一阻擋層為摻碳的氮化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第一阻擋層的工藝 為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。
5.如權(quán)利要求4所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第一阻擋層的具體 工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距 為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米 至每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方 厘米。
6.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第一層間絕緣層厚度為 1000埃至2000埃。
7.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第一層間絕緣層為碳摻 雜的氧化硅。
8.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第一層間絕緣層的 工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。
9.如權(quán)利要求8所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第一層間絕緣層的 具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間距 為5毫米至9毫米，功率為400瓦至600瓦，氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘 300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氦氣流量為每分鐘800標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，八甲 基環(huán)化四硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
10.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第二阻擋層厚度為100 埃至300埃。
11.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第二阻擋層為摻碳的氮化硅。
12.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第二阻擋層的工藝 為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。
13.如權(quán)利要求12所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第二阻擋層的具 體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間 距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘 米至每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立 方厘米。
14.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第二層間絕緣層厚度為 2000埃至3000埃。
15.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第二層間絕緣層為碳摻 雜的氧化硅。
16.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第二層間絕緣層的 工藝為介質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。
17.如權(quán)利要求16所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述第二層間絕緣層 的具體工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應(yīng)間 距為5毫米至9毫米，功率為400瓦至600瓦，氧氣流量為每分鐘100標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分 鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氦氣流量為每分鐘800標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘1200標(biāo)準(zhǔn)立方厘米， 八甲基環(huán)化四硅氧烷流量為每分鐘2000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘4000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
18.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層厚度為150埃至 600 埃。
19.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述保護(hù)層為氮摻雜的碳化娃。
20.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述保護(hù)層的工藝為介 質(zhì)化學(xué)氣相沉積工藝。
21.如權(quán)利要求20所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，形成所述保護(hù)層的具體工 藝參數(shù)為反應(yīng)溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應(yīng)間距為 5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至 每分鐘400標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘750標(biāo)準(zhǔn)立方厘 米。
22.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述第一阻擋層、第一層間 絕緣層、第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層在同一介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備中制備完成。
23.如權(quán)利要求1所述的互連結(jié)構(gòu)形成方法，其特征在于，所述溝槽線寬大于接觸孔線覓ο
24.—種互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 襯底；形成在襯底表面的金屬布線層； 形成在金屬布線層表面的第一阻擋層； 形成在第一阻擋層表面的第一層間絕緣層； 形成在第一層間絕緣層表面的第二阻擋層；形成在第二阻擋層表面的第二層間絕緣層； 形成在第二層間絕緣層表面的保護(hù)層；形成在第一阻擋層和第一層間絕緣層內(nèi)的并暴露出部分金屬布線層的接觸孔； 形成在第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層內(nèi)并暴露出部分第一層間絕緣層和部分 金屬布線層的溝槽。
25.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一阻擋層厚度為400埃至500埃。
26.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一阻擋層為摻碳的氮化硅。
27.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間絕緣層厚度為1000埃 至2000埃。
28.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅。
29.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二阻擋層厚度為100埃至300埃。
30.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二阻擋層為摻碳的氮化硅。
31.如權(quán)利要求24所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二層間絕緣層厚度為2000埃 至3000埃。
32.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二層間絕緣層為碳摻雜的氧化硅。
33.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層厚度為150埃至600埃。
34.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護(hù)層為氮摻雜的碳化硅。
35.如權(quán)利要求M所述的互連結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述溝槽線寬大于接觸孔線寬。
全文摘要
一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中互連結(jié)構(gòu)包括襯底；形成在襯底表面的金屬布線層；形成在金屬布線層表面的第一阻擋層；形成在第一阻擋層表面的第一層間絕緣層；形成在第一層間絕緣層表面的第二阻擋層；形成在第二阻擋層表面的第二層間絕緣層；形成在第二層間絕緣層表面的保護(hù)層；形成在第一阻擋層和第一層間絕緣層內(nèi)的并暴露出部分金屬布線層的接觸孔；形成在第二阻擋層、第二層間絕緣層和保護(hù)層內(nèi)并暴露出部分第一層間絕緣層和部分金屬布線層的溝槽。本發(fā)明能夠精確的定義互連結(jié)構(gòu)的溝槽的高度。
文檔編號(hào)H01L23/528GK102044471SQ20091019693
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者王琪 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司