一種集成電路及其金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種集成電路及其金屬層間介質(zhì)層平坦化 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路的制造工藝中，金屬層間介質(zhì)層置于器件和互聯(lián)金屬層之間， 作為使器件免受雜質(zhì)粒子污染的保護(hù)層。隨著CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）器件特征尺寸越來(lái)越小，集成電路規(guī)模迅速提升， 金屬連線的層數(shù)不斷增加，金屬連線之間的間隙也越來(lái)越窄，對(duì)金屬層間介質(zhì)層的平坦化 要求也越來(lái)越高。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中金屬層間介質(zhì)層的平坦化的方法包括：在含有金屬連線的晶圓表面沉 積二氧化娃層；在二氧化娃層表面涂覆第一旋轉(zhuǎn)涂布玻璃SOG層；對(duì)含有第一 SOG層的集 成電路半成品進(jìn)行熱處理，使第一 SOG層中的溶劑揮發(fā)；在熱處理后的第一 SOG層上涂覆第 二SOG層；對(duì)含有第二SOG層的集成電路半成品進(jìn)行熱處理，使第二SOG層中的溶劑揮發(fā)； 對(duì)熱處理后的第二SOG層進(jìn)行回刻處理；對(duì)回刻處理后的集成電路半成品進(jìn)行離子注入處 理，使旋轉(zhuǎn)涂布玻璃SOG層固化；在固化的SOG層表面采用等離子化學(xué)氣相沉積的方法沉積 第二二氧化硅層，形成金屬層間介質(zhì)層。如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬層間介質(zhì)層，其 中101為介質(zhì)層，102為金屬連線。
[0004] 上述金屬層間介質(zhì)層平坦化方法中，利用旋轉(zhuǎn)涂布玻璃的回流性能，彌補(bǔ)金屬連 線之間產(chǎn)生的臺(tái)階，使金屬層間介質(zhì)層趨于平坦，但是由于離子注入固化SOG層時(shí)，其固化 的厚度有限，因此SOG層的厚度不能過(guò)厚，否則會(huì)造成SOG層固化不完全，容易導(dǎo)致集成電 路出現(xiàn)斷層等問(wèn)題。因此現(xiàn)有技術(shù)中采用對(duì)SOG層進(jìn)行回刻處理，進(jìn)而降低SOG層的厚度， 使離子注入處理后SOG層能夠完全固化；但由于對(duì)SOG層進(jìn)行熱處理時(shí)，金屬連線處和金 屬連線之間的SOG層厚度不同，對(duì)應(yīng)的SOG層的干燥程度也不相同，進(jìn)而進(jìn)行回刻處理時(shí)， SOG層的刻蝕速度也不相同，造成金屬層間介質(zhì)層的表面平坦化程度惡化，影響集成電路的 可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種集成電路及其金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中金屬層間介質(zhì)層的表面平坦化效果較差，影響集成電路可靠性的問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成電路的金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法，該方法包 括：
[0007] 在含有金屬連線的晶圓表面沉積第一層二氧化硅層；
[0008] 在所述第一層二氧化硅層表面涂覆第一旋轉(zhuǎn)涂布玻璃SOG層，并對(duì)第一 SOG層進(jìn) 行熱處理；
[0009] 對(duì)所述第一 SOG層進(jìn)行離子注入處理，形成第一固化SOG層；
[0010] 在所述第一固化SOG層表面涂覆第二SOG層，并對(duì)第二SOG層進(jìn)行熱處理；
[0011] 對(duì)所述第二SOG層進(jìn)行離子注入處理，形成第二固化SOG層；
[0012] 在所述第二固化SOG層表面沉積第二層二氧化硅層。
[0013] 上述實(shí)施例中由于對(duì)第一 SOG層和第二SOG層分別進(jìn)行離子固化處理，避免了兩 層SOG層厚度過(guò)厚固化不完全，導(dǎo)致集成電路出現(xiàn)斷層的問(wèn)題，并且本發(fā)明實(shí)施例中不需 要對(duì)第二SOG層進(jìn)行回刻處理，也就避免了由于刻蝕速度不同導(dǎo)致的金屬層間介質(zhì)層的表 面平坦化程度惡化的問(wèn)題，提高了金屬層間介質(zhì)層表面的平坦化效果，也增強(qiáng)了集成電路 的可靠性。
[0014] 進(jìn)一步的本發(fā)明實(shí)施例還包括對(duì)SOG層進(jìn)行熱處理之后，進(jìn)行離子注入處理之 前，還包括：
[0015] 對(duì)熱處理后的集成電路半成品進(jìn)行冷卻處理，將所述集成電路半成品冷卻至室 溫。
[0016] 所述冷卻處理包括：空冷和/或采用冷卻設(shè)備進(jìn)行冷卻。
[0017] 由于熱處理后集成電路半成品的溫度較高，直接進(jìn)行離子注入處理，操作溫度較 高，存在安全隱患，將集成電路半成品冷卻至室溫后，提高了離子注入處理的易操作性和安 全性。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例中所述離子注入處理，具體包括：
[0019] 通過(guò)離子注入設(shè)備將氬氣或砷注入SOG層，使SOG層固化；其中離子注入能量為 70千電子伏~200千電子伏。
[0020] 通過(guò)離子注入設(shè)備分別對(duì)兩層SOG層進(jìn)行離子注入處理，使兩層SOG層固化，避免 由于SOG層未固化造成集成電路斷層的問(wèn)題。
[0021] 本發(fā)明實(shí)施例還包括所述熱處理的溫度范圍為350°C~450°C，熱處理時(shí)間范圍 為 30min ~90min。
[0022] 對(duì)SOG層進(jìn)行熱處理的主要目的是去除旋轉(zhuǎn)涂布玻璃中的溶劑形成多孔二氧化 硅，當(dāng)進(jìn)行離子注入處理時(shí)，能夠獲得良好的固化效果，本發(fā)明實(shí)施例中由于分別對(duì)兩層 SOG層進(jìn)行固化處理，因此可以適當(dāng)降低對(duì)SOG層進(jìn)行熱處理的溫度和熱處理的時(shí)間。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例還包括所述第一 SOG層與所述第二SOG層的旋轉(zhuǎn)涂布玻璃的厚度范 圍均為1500A~3500 A。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例中由于分別對(duì)兩層SOG層進(jìn)行固化處理，故每層SOG層能夠完全固 化，因此可使適當(dāng)提高每層SOG層的厚度，進(jìn)而利用SOG良好的回流性能，提高金屬層間介 質(zhì)層的表面的平坦化的效果。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例還包括所述第一層二氧化硅層的厚度為1500 A~4000 A。
[0026] 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種集成電路，該集成電路包括上述任意一種方法獲得的 金屬層間介質(zhì)層。
[0027] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成電路及其金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法，該方法包 括：在含有金屬連線的晶圓表面沉積第一層二氧化硅層；在第一層二氧化硅層表面涂覆第 一旋轉(zhuǎn)涂布玻璃SOG層，并對(duì)第一 SOG層進(jìn)行熱處理；對(duì)第一 SOG層進(jìn)行離子注入處理，形 成第一固化SOG層；在第一固化SOG層表面涂覆第二SOG層，并對(duì)第二SOG層進(jìn)行熱處理； 對(duì)第二SOG層進(jìn)行離子注入處理，形成第二固化SOG層；在第二固化SOG層表面沉積第二 層二氧化硅層。由于對(duì)第一 SOG層和第二SOG層分別進(jìn)行離子固化處理，避免了兩層SOG 層厚度固化不完全，導(dǎo)致集成電路出現(xiàn)斷層的問(wèn)題，并且本發(fā)明實(shí)施例中不需要對(duì)第二SOG 層進(jìn)行回刻處理，也就避免了由于刻蝕速度不同導(dǎo)致的金屬層間介質(zhì)層的表面平坦化程度 惡化的問(wèn)題，提高了金屬層間介質(zhì)層表面的平坦化效果，也增強(qiáng)了集成電路的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為【背景技術(shù)】中形成的金屬層間介質(zhì)層的示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種集成電路的金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法的流程示 意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中集成電路的金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法的實(shí)施例一的 流程示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中晶圓表面沉積第一層二氧化硅層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中晶圓表面形成第一固化SOG層后的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中晶圓表面形成第二固化SOG層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中金屬層間介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中集成電路的金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法的實(shí)施例二的 流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種集成電路及其金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中對(duì)旋轉(zhuǎn)涂布玻璃進(jìn)行回刻處理時(shí)，由于刻蝕速度導(dǎo)致的金屬層間介質(zhì)層的表面平 坦化程度惡化，影響集成電路可靠性的問(wèn)題。
[0037] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038] 如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例中一種集成電路的金屬層間介質(zhì)層平坦化的方法，該 方法包括：
[0039] 步驟201 :在含有金屬連線的晶圓表面沉積第一層二氧化娃層；
[0040] 步驟202 :在第一層二氧化硅層表面涂覆第一旋轉(zhuǎn)涂布玻璃SOG層，并對(duì)含有第一 SOG層的集成電路半成品進(jìn)行熱處理；
[0041] 步驟203 :對(duì)第一 SOG層進(jìn)行離子注入處理，形成第一固化SOG層；
[0042] 步驟204 :在第一固化SOG層表面涂覆第二SOG層，并對(duì)含有第二SOG層的集成電 路半成品進(jìn)行熱處理；
[0043] 步驟205 :對(duì)第二SOG層進(jìn)行離子注入處理，形成第二固化SOG層；
[0044] 步驟206 :在第一固化SOG層表面涂覆第二SOG層，并對(duì)第二SOG層進(jìn)行熱處理。
[0045] 其中步驟201中在含有金屬連線的晶圓表面沉積第一層二氧化硅層，具體包括： 采用等離子化學(xué)氣相沉積CVD的方法在含有金屬連線的晶圓表面沉積第一層二氧化硅層， 第一層二氧化硅層的厚度在丨500A~3000A。本發(fā)明實(shí)施例中包括但不限于采用CVD沉積 二氧化硅層，其他沉積二氧化硅層的方法同樣適用于本發(fā)明，在此不再一一贅述。
[0046] 步驟202中第一 SOG層的厚度范圍在1500A~3500A,由于分別對(duì)每層SOG層進(jìn) 行離子注入處理，使SOG層固化，避免了由于SOG層固化不完全導(dǎo)致的集成電路斷層的問(wèn) 題，因此可以適當(dāng)增加 SOG層的厚度，利用旋轉(zhuǎn)涂布玻璃良好的回流性，提高金屬層間介質(zhì) 層的平坦化效果。
[0047] 步驟202中對(duì)第一 SOG層進(jìn)行熱處理時(shí)，熱處理溫度在350°C~450°C之間，熱處 理時(shí)間在30min~90min之間，其中熱處理溫度與SOG層的厚度相關(guān)，在SOG層厚度相同的 條件下，熱處理溫度越高，熱處理時(shí)間越短。其中涂覆的旋轉(zhuǎn)涂布玻璃是液態(tài)溶液，熱處理 的主要目的是除去旋轉(zhuǎn)涂布玻璃中的溶劑形成多孔二氧化硅，便于后續(xù)對(duì)SOG層進(jìn)行固化 處理，由于分別對(duì)每層SOG層進(jìn)行固化處理，熱處理后剩余的溶劑量對(duì)離子注入處理后的 SOG層的固化程度的影響就會(huì)降低，因此可以根據(jù)需要適當(dāng)