專利名稱：雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
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(jié)構(gòu)，其中多個互連層互相堆疊，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?zhí)枮?2106882. 8的中國專利申請文件提供的多層互連結(jié)構(gòu)制作工藝，因為雙鑲嵌 結(jié)構(gòu)能避免重疊誤差以及解決公知金屬工藝的限制，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上形成層間介 質(zhì)層106 (inter-layer dielectrics ； ILD)，所述層間介質(zhì)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擴散到層間介質(zhì)層102中，亦可防止刻蝕過程中金屬布線層102被刻蝕。之后，在層間介質(zhì)層106上形成保護層108，所述保護層108的作用在于保護層間 介質(zhì)層106，所述保護層108材料選自SiO2，隨后，在保護層108上形成第一光刻膠層110， 經(jīng)過曝光顯影工藝，在第一光刻膠層110上形成開口，開口位置對應(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，刻蝕保護層108、層間介質(zhì)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 保護層108上以及接觸孔112中形成覆蓋層間介質(zhì)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)的工藝過程 中避免覆蓋層104被刻蝕穿。如圖3所示，在保護層108上形成第二光刻膠層116，并通過曝光、顯影在第二光刻 膠層116上形成與后續(xù)溝槽對應(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，刻蝕保護層108以及層間介質(zhì)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1124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)機械拋光去除一部分金屬層120和保護層108，直至形成金屬插 塞 121?，F(xiàn)有技術(shù)中存在如下問題如圖7所示，在刻蝕溝槽118時，由于已形成的接觸孔 112內(nèi)填充的是較軟的底部抗反射層114，底部抗反射層114更易于被刻蝕掉，因此底部抗 反射層114的表面會低于溝槽118的底部，使得接觸孔112頂部靠近溝槽118底部的位置 (圖7中A所指區(qū)域)，容易受到側(cè)向刻蝕而產(chǎn)生斜坡效應(yīng)，最終形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)變形，影 響后續(xù)的互連結(jié)構(gòu)制作，甚至降低器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，解決現(xiàn)有形成方法中存在 的斜坡效應(yīng)以及氮擴散污染光刻膠的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，基本步驟包括提供 包括有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；在所述金屬布線層上形成第一刻蝕阻擋層、第一層間介 質(zhì)層；在所述第一層間介質(zhì)層的表面形成第一光刻膠圖形；以所述第一光刻膠圖形為掩膜 刻蝕所述第一層間介質(zhì)層，直至底部露出第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔；去除所述第一光 刻膠圖形；在所述接觸孔內(nèi)形成第二刻蝕阻擋層；在所述第一層間介質(zhì)層的表面形成第二 層間介質(zhì)層、保護層；在所述保護層的表面形成第二光刻膠圖形；以所述第二光刻膠圖形 為掩膜依次刻蝕所述保護層、第二層間介質(zhì)層，直至底部露出所述第二刻蝕阻擋層，形成溝 槽；去除所述第二光刻膠層以及所述接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層；刻蝕所述接觸孔底部的 第一刻蝕阻擋層，露出所述金屬布線層。作為可選方案，所述第一刻蝕阻擋層材料為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質(zhì)量百 分比為50%至60%，C元素質(zhì)量百分比為10%至20%，N元素質(zhì)量百分比為25%至30%。作為可選方案，所述第一層間介質(zhì)層的材料為低介電常數(shù)材料，包括含碳二氧化 硅材料或者黑鉆石材料。作為可選方案，所述第二刻蝕阻擋層的材料為低溫氧化硅材料。作為可選方案，所述第二層間介質(zhì)層的材料為低介電常數(shù)材料，包括含碳二氧化 硅材料或者黑鉆石材料。作為可選方案，所述保護層材料為二氧化硅，通過在層間介質(zhì)層表面沉積正硅酸 乙酯層，并低溫氧化形成。作為可選方案，采用選擇性刻蝕去除接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層?；谏鲜鲭p鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體 襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的金屬布線層；位于所述金屬布線層上的第一刻蝕阻擋層； 位于所述第一刻蝕阻擋層上的第一層間介質(zhì)層；接觸孔，位于所述第一層間介質(zhì)層內(nèi)，底部 露出第一刻蝕阻擋層；形成于所述接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層；位于所述第一層間介質(zhì)層 上的第二層間介質(zhì)層；位于所述第二層間介質(zhì)層上的保護層；溝槽，貫穿所述保護層并位于所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)，底部露出第二刻蝕阻擋層。作為可選方案，所述第一刻蝕阻擋層材料為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質(zhì)量百分比為50%至60%，C元素質(zhì)量百分比為10%至20%，N元素質(zhì)量百分比為25%至30%。所述第一層間介質(zhì)層的材料為低介電常數(shù)材料，包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆 石材料。所述第二刻蝕阻擋層的材料為低溫氧化硅材料。所述第二層間介質(zhì)層的材料為低介電常數(shù)材料，包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆 石材料。所述保護層材料為正硅酸乙酯低溫氧化所形成的二氧化硅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過兩層層間介質(zhì)層分別用于制作接觸孔以及溝槽，并 在接觸孔內(nèi)填充第二刻蝕阻擋層，使得形成溝槽時，刻蝕停止于第二刻蝕阻擋層，而避免產(chǎn) 生斜坡效應(yīng)。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖6是現(xiàn)有多層互連結(jié)構(gòu)的的形成方法的過程示意圖；圖7是現(xiàn)有形成方法中雙鑲嵌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生斜坡效應(yīng)示意圖；圖8是本發(fā)明提供的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的流程示意圖；圖9至圖20是本發(fā)明提供的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法的過程示意圖；圖21是應(yīng)用本發(fā)明所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細節(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實施，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施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸?，F(xiàn)有形成多層互連結(jié)構(gòu)的工藝中，在刻蝕溝槽時，接觸孔頂部靠近溝槽底部的位 置，容易受到側(cè)向刻蝕而產(chǎn)生斜坡效應(yīng)，使得最終形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)變形，影響后續(xù)的互連 結(jié)構(gòu)制作，甚至降低器件的性能。本發(fā)明通過兩層層間介質(zhì)層分別制作接觸孔以及溝槽，限 定溝槽的深度，并在接觸孔內(nèi)填充介質(zhì)起到刻蝕阻擋作用，從而避免上述斜坡效應(yīng)的產(chǎn)生?；谏鲜鏊枷耄景l(fā)明提供了一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，圖8是本發(fā)明所述形 成方法的流程示意圖，具體包括如下步驟步驟S101，提供帶有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；其中金屬布線層位于半導(dǎo)體襯底的表面區(qū)域，一般材質(zhì)為銅、鋁、鎢等材質(zhì)。步驟S102，在金屬布線層上形成第一刻蝕阻擋層、第一層間介質(zhì)層；其中第一層間介質(zhì)層用于制作接觸孔，因此第一刻蝕阻擋層以及第一層間介質(zhì)層 的厚度決定了接觸孔的深度。步驟S103，在第一層間介質(zhì)層的表面形成第一光刻膠圖形；以所述第一光刻膠圖形為掩膜刻蝕第一層間介質(zhì)層，直至底部露出第一刻蝕阻擋層，形成接觸孔；步驟S104，去除第一光刻膠圖形；在接觸孔內(nèi)形成第二刻蝕阻擋層；其中，第二刻蝕阻擋層在后續(xù)刻蝕形成溝槽時起到刻蝕停止的作用，且應(yīng)當與第 一層間介質(zhì)層具有較大差異的選擇刻蝕比，以便于后續(xù)步驟中進行分離去除。步驟S105，在第一層間介質(zhì)層的表面形成第二層間介質(zhì)層、保護層；其中，第二層間介質(zhì)層用于制作溝槽，因此第二層間介質(zhì)層以及保護層的厚度決 定了溝槽的深度。步驟S106，在保護層的表面形成第二光刻膠圖形；以所述第二光刻膠圖形為掩膜 依次刻蝕保護層、第二層間介質(zhì)層，直至底部露出第二刻蝕阻擋層，形成溝槽；步驟S107，去除第二光刻膠層以及接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層；其中，第二刻蝕阻擋層因為與第一層間介質(zhì)層具有較大的選擇刻蝕比，因此可以 采用選擇性等離子刻蝕去除。步驟S108，刻蝕接觸孔底部的第一刻蝕阻擋層，露出金屬布線層。下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明雙鑲嵌結(jié)構(gòu)形成方法的一個具體實施例進行詳細 說明。參考圖9，提供半導(dǎo)體襯底200，在所述半導(dǎo)體襯底200的表面區(qū)域內(nèi)形成金屬布 線層210。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。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，其中由于金屬銅具有高熔點、低電阻系數(shù)及高抗電子遷移的能力，因此本實施例中，所 述金屬布線層210材料較優(yōu)選用銅，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)。參考圖10，在金屬布線層210上形成第一刻蝕阻擋層220以及第一層間介質(zhì)層 230。所述第一刻蝕阻擋層220材料選自摻碳的氮化硅(NDC)，所述阻擋層220厚度為 200埃至400埃。所述第一刻蝕阻擋層220用于維護金屬布線層210的穩(wěn)定性，并且所述摻碳的氮 化硅的阻擋層220具有吸水性比較低，介電常數(shù)低與后續(xù)形成的層間介質(zhì)層匹配的優(yōu)點。所述第一刻蝕阻擋層220的形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，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標準立方厘米至每 分鐘400標準立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標準立方厘米至每分鐘750標準立方厘米， 直至形成200埃至400埃厚度的第一刻蝕阻擋層220。所述第一層間介質(zhì)層230材料優(yōu)選為低介電常數(shù)材料，例如本實施例中選自碳摻 雜的氧化硅或者黑鉆石材料(Black Diam0nd，BD)，所述第一層間介質(zhì)層230厚度為1000埃 至2000埃。
所述第一層間介質(zhì)層230用于層間介質(zhì)隔離，所述黑鉆石材料的第一層間介質(zhì)層 230除了具有介電常數(shù)低，傳輸延遲小的優(yōu)點，還具備與第一刻蝕阻擋層220選擇刻蝕比高 的優(yōu)點。所述第一層間介質(zhì)層230形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，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標準立方厘米至每分鐘300標準立 方厘米，氦氣流量為每分鐘800標準立方厘米至每分鐘1200標準立方厘米，八甲基環(huán)化四 硅氧烷流量為每分鐘2000標準立方厘米至每分鐘4000標準立方厘米，直至形成1000埃至 2000埃的第一層間介質(zhì)層230。參考圖11，在所述第一層間介質(zhì)層230的表面形成第一光刻膠層301 ；所述第一光刻膠圖形301用于定義雙鑲嵌結(jié)構(gòu)中的接觸孔圖形。在所述第一層間介質(zhì)層230的表面旋涂光刻膠，接著通過曝光將掩膜版上的與接 觸孔相對應(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 一光刻膠圖形301。參考圖12，以所述第一光刻膠圖形301為掩膜，刻蝕第一層間介質(zhì)層230直至露出 第一刻蝕阻擋層220，形成接觸孔401。所述刻蝕工藝可以為公知的等離子體刻蝕或者化學(xué)試劑刻蝕，在本實施例中，以 等離子體刻蝕為示范性說明。所述刻蝕工藝選用等離子體刻蝕設(shè)備，具體工藝參數(shù)為刻蝕設(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標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，CO流量為每分鐘100標準立方厘 米至每分鐘200標準立方厘米，Ar流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘600標準立方 厘米，O2流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，刻蝕第一層間介質(zhì)層 230，以第一刻蝕阻擋層220為刻蝕停止作用，形成接觸孔401。參考圖13，去除所述第一光刻膠圖形301。去除光刻膠圖形工藝可以為公知的光刻膠去除工藝，包括光刻膠去除溶液去除、 等離子轟擊去除等等。在本實施例中，采用等離子轟擊去除工藝去除第一光刻膠圖形301，所述等離子體 轟擊去除工藝具體參數(shù)包括刻蝕設(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標準立方厘米至每分鐘250標準立方厘米，N2流量為每分鐘 20標準立方厘米至每分鐘40標準立方厘米，CO流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘90 標準立方厘米，以上述刻蝕條件去除第一光刻膠圖形301。參考圖14，在接觸孔301內(nèi)填充第二刻蝕阻擋層MO ；所述第二刻蝕阻擋層240應(yīng)當與第一層間介質(zhì)層230具有較大的選擇刻蝕比，作 為優(yōu)選實施例，本實施例中所述第二刻蝕阻擋層240選自低溫氧化硅材料LT0，低溫氧化硅 材料具有薄膜致密，隔離性能優(yōu)良的優(yōu)點，因此所述第二刻蝕阻擋層240還能夠有效避免 接觸孔401底部的第一刻蝕阻擋層220中的氮元素擴散到半導(dǎo)體表面，污染后續(xù)形成的光 刻膠圖形中，提高了形成光刻膠圖形的良率。所述第二刻蝕阻擋層MO的形成工藝的具體參數(shù)為沉積設(shè)備腔體壓力為0. 5托至3托，沉積溫度為200攝氏度至220攝氏度，射頻功率為500瓦至1000瓦，SiH4流量為每 分鐘100標準立方厘米至每分鐘200標準立方厘米，N2O流量為每分鐘10000標準立方厘 米至每分鐘20000標準立方厘米，N2流量為每分鐘1000標準立方厘米至每分鐘2000標準 立方厘米，直至填充滿接觸孔401并覆蓋第一層間介質(zhì)層230的表面，超出接觸孔401頂部 500至700埃，然后采用等離子刻蝕回刻第一層間介質(zhì)層230表面的部分，露出第一層間介 質(zhì)層230。參考圖15，在第一層間介質(zhì)層230的表面形成第二層間介質(zhì)層250以及保護層 260。所述第二層間介質(zhì)層250也應(yīng)當與第二刻蝕阻擋層240具有較大的選擇刻蝕比， 優(yōu)選為低介電常數(shù)材料，并且可以采用與第一層間介質(zhì)層230相同的材質(zhì)，例如本實施例 也中選自黑鉆石材料(Black Diamond, BD)，所述第二層間介質(zhì)層250厚度為1500埃至3000埃。所述第二層間介質(zhì)層250形成工藝可以選用介質(zhì)化學(xué)氣相沉積設(shè)備，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標準立方厘米至每分鐘300標準立 方厘米，氦氣流量為每分鐘800標準立方厘米至每分鐘1200標準立方厘米，八甲基環(huán)化四 硅氧烷流量為每分鐘2000標準立方厘米至每分鐘4000標準立方厘米，直至形成1500埃至 3000埃的第二層間介質(zhì)層250。所述保護層260材料為二氧化硅，優(yōu)選的，本實施例中采用正硅酸乙酯TEOS層通 過低溫氧化的方式形成上述保護層沈0?？梢韵炔捎没瘜W(xué)氣相沉積工藝，在第二層間介質(zhì)層250的表面形成正硅酸乙酯 TEOS,厚度約為150埃至600埃，然后在200攝氏度至400攝氏度的反應(yīng)溫度下，通入氧氣 進行低溫氧化，氧氣流量為每分鐘100標準立方厘米至每分鐘300標準立方厘米，直至形成 200埃至500埃的保護層沈0。上述形成的保護層260致密性好，能夠與第二層間介質(zhì)層260形成更好的界面，并 且能夠防止漏電現(xiàn)象出現(xiàn)。參考圖16，在所述保護層沈0的表面形成第二光刻膠層302 ；所述第二光刻膠圖形302用于定義雙鑲嵌結(jié)構(gòu)中的溝槽圖形。在所述保護層沈0的表面旋涂光刻膠，接著通過曝光將掩膜版上的與接觸孔相對 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，以形成第二光刻膠 圖形302。參考圖17，以所述第二光刻膠圖形302為掩膜，刻蝕第二層間介質(zhì)層250直至露出 第二刻蝕阻擋層M0，形成溝槽402。所述刻蝕工藝也可以為等離子體刻蝕，具體工藝參數(shù)為刻蝕設(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標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，CO流量為每分鐘100標準立方厘 米至每分鐘200標準立方厘米，Ar流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘600標準立方 厘米，O2流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，刻蝕第二層間介質(zhì)層 250，以第二刻蝕阻擋層240為刻蝕停止作用，形成溝槽402。
從上述工藝步驟可知，在刻蝕溝槽時，第二刻蝕阻擋層240起到刻蝕停止作用，從 而嚴格控制溝槽402的刻蝕深度，且由于第二刻蝕阻擋層240的存在，對接觸孔401的側(cè)面 起到保護作用，使得接觸孔401與溝槽402的連接處并不會出現(xiàn)斜坡效應(yīng)。參考圖18，去除所述第二光刻膠圖形302。去除光刻膠圖形工藝可以為公知的光刻膠去除工藝，包括光刻膠去除溶液去除、 等離子轟擊去除等。本實施例中與去除第一光刻膠圖形301相同，不再詳述。參考圖19，去除接觸孔401內(nèi)的第二刻蝕阻擋層M0。由于本實施例中，第二刻蝕阻擋層240為低溫氧化硅材料LT0，第一層間介質(zhì)層 250與第二層間介質(zhì)層230均為黑鉆石材料BD，第一刻蝕阻擋層220為含氮碳化硅材料 NDC,使得第二刻蝕阻擋層240與第一層間介質(zhì)層230、第二層間介質(zhì)層250具有較大的選擇 刻蝕比，因此可以采用選擇性的等離子刻蝕以第一刻蝕阻擋層220為刻蝕停止作用，去除 第二刻蝕阻擋層對0。參考圖20，刻蝕第一刻蝕阻擋層220，曝露出金屬布線層210。由于第一刻蝕阻擋層220與第一層間介質(zhì)層230也具有較大選擇刻蝕比，因此本 實施例中采用等離子刻蝕工藝去除接觸孔401底部的第一刻蝕阻擋層，曝露出金屬布線層 210經(jīng)過上述工藝，形成本發(fā)明所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)，進一步的，參考圖21所示，可以以 金屬布線層210為種子層進行電鍍，在上述雙鑲嵌結(jié)構(gòu)內(nèi)，填充形成金屬插塞211構(gòu)成金屬 互連結(jié)構(gòu)。再如圖18所述，本發(fā)明基于上述雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，提供的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 包括半導(dǎo)體襯底200 ；位于半導(dǎo)體襯底200上的金屬布線層210 ；位于金屬布線層上210的第一刻蝕阻擋層220 ；位于第一刻蝕阻擋層220上的第一層間介質(zhì)層230 ；接觸孔401，位于所述第一層間介質(zhì)層230內(nèi)，底部露出第一刻蝕阻擋層220 ；形成于接觸孔401內(nèi)的第二刻蝕阻擋層240 ；位于第一層間介質(zhì)層230上的第二層間介質(zhì)層250 ；位于第二層間介質(zhì)層250上的保護層沈0 ；溝槽402，貫穿保護層260并位于所述第二層間介質(zhì)層250內(nèi)，底部露出第二刻蝕 阻擋層對0。所述第一刻蝕阻擋層220材料可以為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質(zhì)量百分比為 50%至60%，C元素質(zhì)量百分比為10%至20%，N元素質(zhì)量百分比為25%至30%。所述第一層間介質(zhì)層230的材料為低介電常數(shù)材料，本實施例中包括含碳二氧化 硅材料或者黑鉆石材料。所述第二刻蝕阻擋層MO的材料為低溫氧化硅材料，與第一層間介質(zhì)層230具有 較大的選擇刻蝕比，因此可以通過選擇性刻蝕相分離。所述第二層間介質(zhì)層250的材料為低介電常數(shù)材料，例如含碳二氧化硅材料或者 黑鉆石材料等，且也與第二刻蝕阻擋層240具有較大的選擇刻蝕比，優(yōu)選的，本實施例中采用與第一層間介質(zhì)層230相同的材料。所述保護層260材料可以為正硅酸乙酯TEOS通過低溫氧化所形成的二氧化硅。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，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)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng) 當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括 提供包括有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；在所述金屬布線層上形成第一刻蝕阻擋層、第一層間介質(zhì)層； 在所述第一層間介質(zhì)層的表面形成第一光刻膠圖形；以所述第一光刻膠圖形為掩膜刻蝕所述第一層間介質(zhì)層，直至底部露出第一刻蝕阻擋 層，形成接觸孔；去除所述第一光刻膠圖形；在所述接觸孔內(nèi)形成第二刻蝕阻擋層；在所述第一層間介質(zhì)層的表面形成第二層間介質(zhì)層、保護層；在所述保護層的表面形成第二光刻膠圖形；以所述第二光刻膠圖形為掩膜依次刻蝕所述保護層、第二層間介質(zhì)層，直至底部露出 所述第二刻蝕阻擋層，形成溝槽；去除所述第二光刻膠層以及所述接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層； 刻蝕所述接觸孔底部的第一刻蝕阻擋層，露出所述金屬布線層。
2.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕阻擋層材 料為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質(zhì)量百分比為50%至60%，C元素質(zhì)量百分比為10%至 20%，N元素質(zhì)量百分比為25%至30%。
3.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的 材料為低介電常數(shù)材料。
4.如權(quán)利要求3所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的 材料包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
5.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二刻蝕阻擋層的 材料為低溫氧化硅材料。
6.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第二層間介質(zhì)層的 材料為低介電常數(shù)材料。
7.如權(quán)利要求6所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的 材料包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
8.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述保護層材料為二氧 化硅。
9.如權(quán)利要求8所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述保護層通過在層間 介質(zhì)層表面沉積正硅酸乙酯層，并低溫氧化形成。
10.如權(quán)利要求1所述的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，所述去除接觸孔內(nèi)的第 二刻蝕阻擋層采用選擇性刻蝕法。
11.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的金屬布線層； 位于所述金屬布線層上的第一刻蝕阻擋層； 位于所述第一刻蝕阻擋層上的第一層間介質(zhì)層； 接觸孔，位于所述第一層間介質(zhì)層內(nèi)，底部露出第一刻蝕阻擋層；形成于所述接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層；位于所述第一層間介質(zhì)層上的第二層間介質(zhì)層；位于所述第二層間介質(zhì)層上的保護層；溝槽，貫穿所述保護層并位于所述第二層間介質(zhì)層內(nèi)，底部露出第二刻蝕阻擋層。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一刻蝕阻擋層材料為氮摻 雜的碳化硅，其中Si元素質(zhì)量百分比為50%至60%，C元素質(zhì)量百分比為10%至20%，N 元素質(zhì)量百分比為25%至30%。
13.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的材料為低 介電常數(shù)材料。
14.如權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的材料包括 含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二刻蝕阻擋層的材料為低 溫氧化硅材料。
16.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二層間介質(zhì)層的材料為低 介電常數(shù)材料。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的材料包括 含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
18.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護層材料為正硅酸乙酯低 溫氧化所形成的二氧化硅。
全文摘要
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法，其中形成方法包括提供包括有金屬布線層的半導(dǎo)體襯底；在金屬布線層上形成第一刻蝕阻擋層、第一層間介質(zhì)層；在第一層間介質(zhì)層的表面形成第一光刻膠圖形；刻蝕形成接觸孔；去除第一光刻膠圖形；在接觸孔內(nèi)形成第二刻蝕阻擋層；在第一層間介質(zhì)層的表面形成第二層間介質(zhì)層、保護層；在保護層的表面形成第二光刻膠圖形；刻蝕形成溝槽；去除第二光刻膠層以及接觸孔內(nèi)的第二刻蝕阻擋層；刻蝕接觸孔底部的第一刻蝕阻擋層，露出金屬布線層。本發(fā)明通過兩層層間介質(zhì)層分別用于制作接觸孔以及溝槽，并在接觸孔內(nèi)填充第二刻蝕阻擋層，使得形成溝槽時，刻蝕停止于第二刻蝕阻擋層，而避免產(chǎn)生斜坡效應(yīng)。
文檔編號H01L23/528GK102054762SQ200910198598
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者周鳴, 王琪 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司