專利名稱：布線結(jié)構(gòu)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臨近亞微米級 (1. 5 μ m及其以下)無SOG的布線結(jié)構(gòu)的形成方法。
背景技術(shù)：
在集成電路制造工藝中，往往采用SiO2等絕緣材料來形成介質(zhì)層以隔離不同的金屬層，防止不同金屬層以及其他導(dǎo)電層穿通導(dǎo)電層次。介質(zhì)層的厚度一般為4000 A至 10000A之間，具體可以按照不同的耐壓以及寄生參數(shù)的要求來選擇。由于介質(zhì)層的厚度相對較厚，再加上開孔以及前道金屬層的高度差導(dǎo)致部分區(qū)域臺階高度過高，使得后續(xù)加工以及運用過程中出現(xiàn)臺階覆蓋性不佳、工藝異常、參數(shù)失效和可靠性問題。為了消除臺階高度帶來的不良影響，旋涂玻璃(SOG，Spin OnGlass coating)平坦化、帶膠回刻平坦化以及化學(xué)機械拋光(CMP)等工藝被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代半導(dǎo)體制造過程中，特別是對于亞微米級以下及臨近亞微米級小規(guī)則工藝來說尤為重要。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種布線結(jié)構(gòu)的剖面示意圖，包括半導(dǎo)體襯底10 ；覆蓋在半導(dǎo)體襯底10上的第一介質(zhì)層11，第一介質(zhì)層11上形成有開孔；第一金屬層12，覆蓋第一介質(zhì)層11并填充其中的開孔，第一金屬層12上也形成有開孔；第二介質(zhì)層13，覆蓋第一金屬層12并填充其中的開孔，第二介質(zhì)層13上也形成有開孔；第二金屬層14，覆蓋第二介質(zhì)層13并填充其中的開孔。由于在臨近亞微米級1.5μπι及其以下工藝平臺中，對于開孔的形貌、金屬層、介質(zhì)層、鈍化層的爬坡形貌有很高要求，如果臺階高度太高太陡，那么由于薄膜淀積特性會導(dǎo)致在臺階側(cè)面處的金屬層、介質(zhì)層、鈍化層的厚度偏薄甚至出現(xiàn)裂縫。導(dǎo)致在后續(xù)的清洗工藝中酸液等清洗溶液會沿著裂縫侵蝕到下層的介質(zhì)層、金屬層，可能會造成前道金屬缺失，通孔對地導(dǎo)通等工藝異常，從而帶來測試良率下降以及芯片可靠性隱患等問題。SOG平坦化工藝是將含有介電材料的液態(tài)溶劑以旋轉(zhuǎn)涂布的方式均勻的涂在晶片表面，以填補淀積介質(zhì)層凹陷的孔洞，之后再經(jīng)過熱處理，可去除溶劑，在晶片表面留下固化的如SiO2等介電材料。在生產(chǎn)工藝中，SOG平坦化工藝主要包括SOG涂布、SOG回流、SOG 回刻等步驟。采用SOG平坦化形成的布線結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括半導(dǎo)體襯底20 ；第一介質(zhì)層21，覆蓋半導(dǎo)體襯底20且其上形成有開孔；第一金屬層22，覆蓋第一介質(zhì)層21并填充其中的開孔，第一金屬層22上也形成有開孔；SOG填充層25，填充在所述第一金屬層22的凹陷處以及其上的開孔中；第二介質(zhì)層23，覆蓋第一金屬層22以及SOG填充層25，第二介質(zhì)層23上也形成有開孔；第二金屬層24，覆蓋第二介質(zhì)層23并填充其上的開孔。帶膠回刻平坦化工藝是另外一種平坦化工藝，主要包括以下步驟先沉積一層 10 KA左右的Sio2層，然后在SiO2層上涂布1. 0 μ m左右的光刻膠；之后采用刻蝕設(shè)備，如 Lam4520等，采用CF4、CHF3、02等刻蝕氣體，調(diào)整氣體流量和功率，將SiO2和光刻膠的刻蝕選擇比調(diào)整為1 1，刻蝕后凹坑內(nèi)形成SiO2填充；之后再進行后續(xù)膜層的沉積，這樣就可以形成較為平坦的介質(zhì)層形貌，從而能夠具有良好的介質(zhì)層覆蓋和填充能力。
SOG平坦化工藝，特別是帶膠回刻SOG平坦化工藝需要增加多步工藝步驟以及相應(yīng)的設(shè)備，而且SOG平坦化工藝中所使用的SOG材料的成本較高，存儲以及應(yīng)用過程對溫度、濕度等要求較嚴(yán)格，導(dǎo)致SOG平坦化工藝加工成本較高，同時容易產(chǎn)生膜裂，出現(xiàn)SOG 吸潮、通孔孔洞等工藝問題，不利于制造成本的控制以及工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性；同時帶膠回刻 SOG平坦化工藝在增加工藝步驟的同時還需要增加昂貴的設(shè)備，也不利于成本的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種布線結(jié)構(gòu)的形成方法，在不采用SOG平坦化、帶膠回刻SOG平坦化等工藝的前提下，滿足臨近亞微米級1. 5 μ m及其以下工藝平臺對平坦化的需求，并有利于降低成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種布線結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層上形成接觸孔(contact，也稱為引線孔)；沉積第一金屬層，所述第一金屬層覆蓋所述接觸孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一介質(zhì)層的上表面；對所述第一金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，形成所述第一開口， 其中濕法刻蝕所腐蝕的第一金屬層厚度占所述第一金屬層總厚度的25%至40%，所述第一金屬層剩余厚度由干法刻蝕刻凈，以在其上形成碗口狀的第一開口 ；沉積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層覆蓋所述第一開口的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一金屬層的上表面；對所述第二介質(zhì)層進行刻蝕，方法為對所述第二介質(zhì)層進行光刻，形成圖形，帶膠高溫烘烤后，然后再進行濕法刻蝕，在所述第二介質(zhì)層上形成倒梯形通孔沉積第二金屬層，所述第二金屬層覆蓋所述通孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二介質(zhì)層的上表面；對所述第二金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，形成所述第一開口， 其中濕法刻蝕所腐蝕的第一金屬層厚度占所述第一金屬層總厚度的20%至35%，所述第二金屬層剩余厚度由干法刻蝕刻凈，以在其上形成碗口狀的第二開口?？蛇x地，所述接觸孔的側(cè)壁包括上下相接的上側(cè)壁和下側(cè)壁，所述上側(cè)壁與所述第一介質(zhì)層上表面水平方向的夾角為30°至60°，所述下側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底上表面水平方向的夾角為85°至90°。可選地，所述第二介質(zhì)層的厚度為7000 9000 A,折射率為1. 4 1. 5，膜厚均勻性在3%以內(nèi)?？蛇x地，覆蓋在所述第一開口側(cè)壁的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一開口底部的第二介質(zhì)層的厚度之比為0. 6 0. 8，覆蓋在所述第一開口側(cè)壁的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一金屬層上表面的第二介質(zhì)層的厚度之比為0. 45 0. 65，覆蓋在所述第一開口底部的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一金屬層上表面的第二介質(zhì)層的厚度之比為0. 6 0. 9?？蛇x地，對所述第二金屬層進行刻蝕之后，所述方法還包括淀積鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述第二開口底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二金屬層和第二介質(zhì)層的上表面。可選地，所述鈍化層為疊層結(jié)構(gòu)，包括第一無摻雜硅玻璃層、位于所述第一無摻雜硅玻璃層上的磷硅玻璃層、位于所述磷硅玻璃層上的第二無摻雜硅玻璃層以及位于所述第二無摻雜硅玻璃層上的氮化硅層。與現(xiàn)有 技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例的布線結(jié)構(gòu)的形成方法中，第一介質(zhì)層上的接觸孔為斜孔，其側(cè)壁包括上下相接的上側(cè)壁和下側(cè)壁，其中上側(cè)壁與第一介質(zhì)層上表面水平方向的夾角為30° 至60°，下側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底上表面水平方向的夾角為85°至90°，有利于改善覆蓋在其上的第一金屬層的臺階形貌，而且第一金屬層上的第一開口的形狀為碗口狀，有利于覆蓋在其上的第二介質(zhì)層的爬坡形貌的形成，從而能夠在不采用SOG平坦化工藝的前提下滿足臺階覆蓋性、臺階形貌等參數(shù)的要求，同時也有利于降低成本。進一步的，本發(fā)明實施例中的第二介質(zhì)層采用液態(tài)正硅酸乙酯沉積形成，與傳統(tǒng)的擴散爐管SiCL4淀積相比，具有較高的遷移率、很高的臺階覆蓋性和間隙填充能力，同時通孔刻蝕形狀為倒梯形，有利于改善后續(xù)金屬層和鈍化層的臺階形貌。進一步的，本發(fā)明實施例中的第二金屬層上的第二開口形狀為碗口形，有利于改善覆蓋其上的鈍化層臺階形貌。此外，本發(fā)明實施例的鈍化層采用氧化硅_氮化硅多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有抗劃傷、抗潮濕、高致密度、低膜應(yīng)力、較高的吸雜能力、較好的臺階覆蓋、以及優(yōu)良的光電性能等優(yōu)勢。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種布線結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中另一種布線結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的布線結(jié)構(gòu)的形成方法的流程示意圖；圖4至圖13是本發(fā)明實施例的布線結(jié)構(gòu)的形成方法中各步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)的布線結(jié)構(gòu)形成工藝中，往往采用SOG平坦化工藝等方法來填充前層介質(zhì)層、金屬層中的凹陷，但是此類方法工藝較為復(fù)雜，而且不利于成本的控制。本實施例在不采用SOG平坦化工藝的前提下，通過采用斜孔接觸孔和倒梯形的通孔結(jié)構(gòu)，以及碗口狀的金屬層開口來改善各膜層的爬坡形貌，以滿足臺階覆蓋性、臺階形貌等參數(shù)的要求，同時也有利于降低成本。下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。圖3示出了本實施例的布線結(jié)構(gòu)的形成方法的流程示意圖，包括步驟S31，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有第一介質(zhì)層；步驟S32，在所述第一介質(zhì)層上形成接觸孔；步驟S33，沉積第一金屬層，所述第一金屬層覆蓋所述接觸孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一介質(zhì)層的上表面；
步驟S34，對所述第一金屬層進行刻蝕，以在其上形成第一開口 ；步驟S35，沉積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層覆蓋所述第一開口的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一金屬層的上表面；步驟S36，對所述第二介質(zhì)層進行刻蝕，在所述第二介質(zhì)層上形成通孔；

步驟S37，沉積第二層金屬層，所述第二金屬層覆蓋所述通孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二介質(zhì)層的上表面；步驟S38，對所述第二金屬層進行刻蝕，以在其上形成第二開口 ；步驟S39，淀積鈍化層，覆蓋所述第二開口的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二金屬層和第二介質(zhì)層的上表面圖4至圖13示出了本實施例的布線結(jié)構(gòu)的形成方法中各步驟對應(yīng)的剖面示意圖， 下面結(jié)合圖3和圖4至圖13進行詳細說明。結(jié)合圖3和圖4，執(zhí)行步驟S31，提供半導(dǎo)體襯底40，半導(dǎo)體襯底40上形成有第一介質(zhì)層41。其中，半導(dǎo)體襯底40可以是硅襯底、鍺硅襯底、III-V族元素化合物襯底或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體材料襯底，本實施例中采用的是硅襯底。更具體地，本實施例中采用的是硅襯底，半導(dǎo)體襯底40中可以形成有MOS場效應(yīng)晶體管、雙極型晶體管等半導(dǎo)體器件。第一介質(zhì)層41可以采用氧化硅、摻雜的硅玻璃等。結(jié)合圖3、圖5和圖6，其中圖6是圖5中接觸孔42的局部放大圖，執(zhí)行步驟S32， 在第一介質(zhì)層41上形成接觸孔42，接觸孔42的側(cè)壁包括上下相接的上側(cè)壁42a和下側(cè)壁 42b，上側(cè)壁42a與第一介質(zhì)層41上表面水平方向的夾角θ 1為30°至60°，下側(cè)壁42b 與半導(dǎo)體襯底40上表面水平方向的夾角θ 2為85°至90°。接觸孔42的形成過程可以采用干法刻蝕加濕法刻蝕來實現(xiàn)，形成接觸孔42之后可以對第一介質(zhì)層41的表面進行清洗。接觸孔42采用上述形狀，有利于后續(xù)沉積的膜層形成爬坡形貌，改善臺階覆蓋率。結(jié)合圖3和圖7，執(zhí)行步驟S33，沉積第一金屬層43，第一金屬層43覆蓋接觸孔42 的底部和側(cè)壁，并覆蓋第一介質(zhì)層41的上表面。本實施例中，第一金屬層43為疊層結(jié)構(gòu)， 包括覆蓋在第一介質(zhì)層41上表面上的Al/Si合金層43a和位于Al/Si合金層43a上的Al/ Si/Cu合金層43b。第一金屬層43的總厚度為6000 9000 A,反射率在210 250%之間。具體的，Al/Si合金層43a與半導(dǎo)體襯底40接觸，有利于降低接觸電阻，減小開啟電壓。Al/Si/Cu合金層43b中Si占0.5%，Cu占1 %，其余為Al，能夠有效減少硅析出和電遷移，改善整個器件的性能。結(jié)合圖3和圖8，執(zhí)行步驟S34，對第一金屬層43進行刻蝕，以在其上形成第一開 Π 44。第一開口 44主要是通過濕法刻蝕加干法刻蝕形成的，具體可以包括但不限于涂布1.8 2. 2μπι正膠，經(jīng)過勻膠、曝光、顯影、刻蝕前烘烤、打膠、濕法刻蝕、干法刻蝕前烘烤、干法刻蝕、沖水、干法去膠、后處理等，從而形成碗口狀的第一開口 44。第一開口 44采用碗口狀有利于后續(xù)膜層爬坡形貌的形成。
第一開口 44的側(cè)壁包括上下相接的弧形側(cè)壁44a和平面?zhèn)缺?4b，其中弧形側(cè)壁 44a是濕法刻蝕工藝形成的，其垂直高度a占第一金屬層43總厚度的25%至40%，即濕法刻蝕過程中所腐蝕的第一金屬層43的厚度a占第一金屬層43總厚度的25%至40%。結(jié) 合圖3和圖9，執(zhí)行步驟S35，沉積第二介質(zhì)層45，第二介質(zhì)層45覆蓋第一開口 44的底部和側(cè)壁，并覆蓋第一金屬層43的上表面。作為一個優(yōu)選的實施例，第二介質(zhì)層45采用液態(tài)正硅酸乙酯沉積形成，與傳統(tǒng)的擴散爐管SiCL4淀積相比，具有較高的遷移率、很高的臺階覆蓋性和間隙填充能力，同時通孔刻蝕形狀為倒梯形，有利于改善后續(xù)金屬層和鈍化層的臺階形貌。。而在傳統(tǒng)的小尺寸工藝中，在形成介質(zhì)層之后還需要進行SOG平坦化工藝，但是SOG由于受到溫度、濕度、等待時間等條件的限制，容易出現(xiàn)膜裂等問題，同時受到設(shè)備、工藝及成本限制，但如果采用傳統(tǒng)的硅烷(SiH4)沉積，則容易出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致工藝及可靠性風(fēng)險。具體的，在本實施例中，采用液態(tài)正硅酸乙脂沉積形成第二介質(zhì)層45的工藝參數(shù)為沉積腔內(nèi)的壓強為5. 0 7. OTorr，沉積溫度為350 450°C，射頻功率為350 450W， 并在沉積過程中通入適量的氦氣和氧氣。本實施例中，第二介質(zhì)層45的厚度為7000 9000 A,其折射率為1. 4 4. 5，膜厚均勻性在3%以內(nèi)，刻蝕速率為1100 1300 A/s。更加具體的，覆蓋在第一開口 44側(cè)壁的第二介質(zhì)層45的厚度c與覆蓋在第一開口 44底部的第二介質(zhì)層45的厚度b之比為0. 6 0. 8，覆蓋在第一開口 44側(cè)壁的第二介質(zhì)層45的厚度c與覆蓋在第一金屬層43上表面的第二介質(zhì)層45的厚度d之比為0. 45 0. 65，覆蓋在第一開口 44底部的第二介質(zhì)層45的厚度b與覆蓋在第一金屬層43上表面的第二介質(zhì)層45的厚度d之比為0. 6 0. 9。之后結(jié)合圖3和圖10，執(zhí)行步驟S36，對所述第二介質(zhì)層45進行刻蝕，在第二介質(zhì)層45上形成通孔46。通孔46的底部暴露出第一金屬層43的上表面。通孔46的形成過程可以包括采用1. 8 2. 2 μ m厚度的正膠，經(jīng)過勻膠、曝光、顯影、顯影后烘烤等步驟形成光刻膠圖形，之后采用干法刻蝕結(jié)合終點檢測技術(shù)形成通孔46，之后再進行干法去膠、后處理、沖水等。其中，顯影后烘烤的溫度為145 155°C，與傳統(tǒng)的烘烤溫度相比，該步驟的高溫烘烤可以使得臺階位置的光刻膠能夠形成很好的粘附性，不易產(chǎn)生皺膠，同時也可以使得光刻膠圖形形成較好的倒梯形結(jié)構(gòu)；干法刻蝕過程中，真空度為0. 7 0. OTorr，并通入一定比例的O2和CHF3。倒梯形的通孔46的側(cè)壁與第一金屬層43的上表面水平方向的夾角θ 3為55°至 70°，有利于后續(xù)形成在第二介質(zhì)層45上的金屬層的爬坡。之后結(jié)合圖3和圖11，執(zhí)行步驟S36，沉積第二金屬層47，第二金屬層47覆蓋通孔 46的底部和側(cè)壁，并覆蓋第二介質(zhì)層45的上表面。在形成第二金屬層47之前，可以進行RF反濺，射頻功率為850KW，時間為100 140秒，從而將第一金屬層43上表面的氧化鋁以及其他雜質(zhì)去除，從而提高兩層金屬層之間的鍵合能力。本實施例中，第二金屬層47的材料為Al/Si/Cu合金層，沉積溫度為240 260°C， 功率為7 9KW，腔體壓力位2 4Torr，所形成的第二金屬層47的厚度為10000 A 15000 A,反射率為190 230%。之后結(jié)合圖3和圖12，執(zhí)行步驟S38，對第二金屬層47進行刻蝕，形成第二開口48，其形成過程主要包括濕法刻蝕和干法刻蝕，更具體包括采用1. 8 2. 2 μ m正膠，經(jīng)過勻膠、曝光、顯影、刻蝕前烘烤、打膠、濕法刻蝕、干法刻蝕前烘烤、干法刻蝕、沖水、干法去膠、后處理。具體的，濕法刻蝕過程中采用的是鋁腐蝕液，溫度為29 31°C，濕法刻蝕所腐蝕的厚度占第二金屬層47總厚度的20 35%，即第二開口 48上部的弧形側(cè)壁的垂直高度占第二金屬層47總厚度的20 35% ；干法刻蝕中，采用的刻蝕氣體主要有CF4、BCl3以及適量的隊和02等。碗口狀的第二開口 48有利于后續(xù)層次的覆蓋性，能夠形成良好的爬坡形貌。之后結(jié)合圖3和圖13，執(zhí)行步驟S39，淀積鈍化層49，覆蓋第二開口 48的底部和側(cè)壁，并覆蓋第二金屬層47和第二介質(zhì)層45的上表面。本實施例中，鈍化層49為疊層結(jié)構(gòu)， 具體包括第一無摻雜硅玻璃層(USG)、位于第一無摻雜硅玻璃層上的磷硅玻璃層(PSG)、 位于該磷硅玻璃層上的第二無摻雜硅玻璃層以及位于該第二無摻 雜硅玻璃層上的氮化硅層。其中，第一 USG層的厚度為900 1100 A,PSG層的厚度為1800 2200 A,第二 USG層的厚度為900 1100 A,氮化硅層的厚度為4500 5500 A。鈍化層49的形成過程可以包括前烘、曝光、顯影、堅膜、干法刻蝕、干法去膠等。至此，本實施例所形成的布線結(jié)構(gòu)如圖13所示，包括半導(dǎo)體襯底40 ；位于半導(dǎo)體襯底40上的第一介質(zhì)層41 ；形成于第一介質(zhì)層41上的接觸孔；第一金屬層43，第一金屬層43覆蓋接觸孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋第一介質(zhì)層41的上表面；形成于第一金屬層43上的第一開口 ；第二介質(zhì)層45，第二介質(zhì)層45覆蓋第一開口的底部和側(cè)壁，并覆蓋第一金屬層43的上表面；形成于第二介質(zhì)層45上的通孔；第二金屬層47，第二金屬層47覆蓋通孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋第二介質(zhì)層45的上表面；形成于第二金屬層47上的第二開口 48 ；鈍化層49，覆蓋第二開口 48的底部和側(cè)壁，并覆蓋第二金屬層47和第二介質(zhì)層48的上表面。其中，接觸孔的側(cè)壁包括上下相接的上側(cè)壁和下側(cè)壁，上側(cè)壁與第一介質(zhì)層41上表面水平方向的夾角為30°至60°，下側(cè)壁與半導(dǎo)體襯底40上表面水平方向的夾角為 85°至90° ；第一開口和第二開口為碗口狀；通孔為倒梯形狀；第一開口和第二開口的側(cè)壁包括上下相接的弧形側(cè)壁和平面?zhèn)缺?，?yōu)選的，對于第一開口，弧形側(cè)壁的垂直高度占第一金屬層43總厚度的25%至40%，對于第二開口，弧形側(cè)壁的垂直高度占第二金屬層47 總厚度的20%至35%。關(guān)于該布線結(jié)構(gòu)的更多詳細參數(shù)及內(nèi)容，請參見上述實施例中布線結(jié)構(gòu)的形成方法的具體過程，這里不再贅述。需要說明的是，雖然本實施例中所形成的布線結(jié)構(gòu)中具有兩層金屬層，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要形成其他數(shù)量的金屬層，如1 層、3層等，并將鈍化層形成在最上層的金屬層上。綜上，上述實施例通過對接觸孔形貌、第一金屬層、第二金屬層上的開口形貌的優(yōu)化，以及對第二介質(zhì)層及其上的通孔形貌的優(yōu)化，能夠在1. 5 μ m工藝平臺下，開發(fā)出滿足1. 2 μ m工藝條件的無SOG平坦化的布線結(jié)構(gòu)及工藝方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸孔偏大、介質(zhì)層斷裂導(dǎo)致的第一層金屬層被腐蝕、開啟短路、電源漏電、通孔對地通等問題，提高了產(chǎn)品的可靠性，能夠提高晶體管的小電流放大系數(shù)，改善芯片的光電性能，提升產(chǎn)品良率，降低產(chǎn)品成本，在提升產(chǎn)品性能以及可靠性的同時，也提高了企業(yè)的效益。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層上形成接觸孔；沉積第一金屬層，所述第一金屬層覆蓋所述接觸孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一介質(zhì)層的上表面；對所述第一金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，形成所述第一開口，其中濕法刻蝕所腐蝕的第一金屬層厚度占所述第一金屬層總厚度的25%至40%，所述第一金屬層剩余厚度由干法刻蝕刻凈，以在其上形成碗口狀的第一開口 ；沉積第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層覆蓋所述第一開口的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第一金屬層的上表面；對所述第二介質(zhì)層進行刻蝕，方法為對所述第二介質(zhì)層進行光刻，形成圖形，帶膠高溫烘烤后，然后再進行濕法刻蝕，在所述第二介質(zhì)層上形成倒梯形通孔；沉積第二金屬層，所述第二金屬層覆蓋所述通孔的底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二介質(zhì)層的上表面；對所述第二金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，形成所述第一開口，其中濕法刻蝕所腐蝕的第一金屬層厚度占所述第一金屬層總厚度的20%至35%，所述第二金屬層剩余厚度由干法刻蝕刻凈，以在其上形成碗口狀的第二開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述接觸孔的側(cè)壁包括上下相接的上側(cè)壁和下側(cè)壁，所述上側(cè)壁與所述第一介質(zhì)層上表面水平方向的夾角為30° 至60°，所述下側(cè)壁與所述半導(dǎo)體襯底上表面水平方向的夾角為85°至90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的厚度為7000 9000 A,折射率為1.4 1.5，膜厚均勻性在3%以內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，覆蓋在所述第一開口側(cè)壁的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一開口底部的第二介質(zhì)層的厚度之比為0.6 0.8，覆蓋在所述第一開口側(cè)壁的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一金屬層上表面的第二介質(zhì)層的厚度之比為0. 45 0. 65，覆蓋在所述第一開口底部的第二介質(zhì)層的厚度與覆蓋在所述第一金屬層上表面的第二介質(zhì)層的厚度之比為0. 6 0. 9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，對所述第二金屬層進行刻蝕之后，還包括淀積鈍化層，所述鈍化層覆蓋所述第二開口底部和側(cè)壁，并覆蓋所述第二金屬層和第二介質(zhì)層的上表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的布線結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述鈍化層為疊層結(jié)構(gòu)， 包括第一無摻雜硅玻璃層、位于所述第一無摻雜硅玻璃層上的磷硅玻璃層、位于所述磷硅玻璃層上的第二無摻雜硅玻璃層以及位于所述第二無摻雜硅玻璃層上的氮化硅層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種布線結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，在其上形成第一介質(zhì)層；在第一介質(zhì)層上形成接觸孔；沉積第一金屬層，覆蓋接觸孔的底部和側(cè)壁并覆蓋第一介質(zhì)層的上表面；對第一金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，以在其上形成碗口狀的第一開口；沉積第二介質(zhì)層，覆蓋第一開口的底部和側(cè)壁并覆蓋第一金屬層的上表面；對第二介質(zhì)層進行刻蝕，形成倒梯形通孔；沉積第二金屬層，覆蓋通孔的底部和側(cè)壁并覆蓋第二介質(zhì)層的上表面；對第二金屬層進行刻蝕濕法刻蝕、然后再進行干法刻蝕，形成碗口狀的第二開口。本發(fā)明能在不采用SOG平坦化、帶膠回刻SOG平坦化等的前提下，滿足臨近1.5μm及其以下工藝平臺對平坦化的需求。
文檔編號H01L21/768GK102354684SQ20111036028
公開日2012年2月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者馮榮杰, 李小鋒, 楊彥濤, 羅寧 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司