[发明专利]多层互连结构及其形成方法

权利要求书

1.一种多层互连结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供带有金属布线层的半导体衬底；

在金属布线层上形成阻挡层、层间绝缘层、第一保护层和第二保护层；

在阻挡层、层间绝缘层、第一保护层和第二保护层内形成暴露金属布线层的双镶嵌空间；

形成填充所述双镶嵌空间且位于第二保护层表面的金属层；

去除部分金属层和1/4至1/2厚度的第二保护层，形成金属插塞。

2.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第一保护层材料选自氮掺杂的碳化硅，其中Si元素质量百分比为50％至60％，C元素质量百分比为10％至20％，N元素质量百分比为25％至30％。

3.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第一保护层厚度为150埃至300埃。

4.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第一保护层的形成工艺为介质化学气相沉积工艺。

5.如权利要求4所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一保护层的具体工艺参数为：反应温度为300摄氏度至400摄氏度，腔室压力为3.7托至4.2托，反应间距为5毫米至8毫米，功率为200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量为每分钟300标准立方厘米至每分钟400标准立方厘米，氨气流量为每分钟650标准立方厘米至每分钟750标准立方厘米。

6.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第二保护层材料选自氮掺杂的碳化硅，其中Si元素质量百分比为40％至50％，C元素质量百分比为40％至50％，N元素质量百分比为5％至15％。

7.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第二保护层厚度为200埃至300埃。

8.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述第二保护层的形成工艺为介质化学气相沉积工艺。

9.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，形成所述第二保护层的具体工艺参数为：反应温度为300摄氏度至400摄氏度，腔室压力为5托至6托，反应间距为7至9毫米，功率为222瓦至333瓦，四乙氧基硅烷流量为每分钟200标准立方厘米至每分钟350标准立方厘米，氨气流量为每分钟650标准立方厘米至每分钟750标准立方厘米，氦气流量为每分钟1100标准立方厘米至每分钟1300标准立方厘米，CH₄流量为每分钟550标准立方厘米至每分钟650标准立方厘米。

10.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述金属层材料选自铜。

11.如权利要求1所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述去除部分金属层和1/4至1/2厚度的第二保护层的工艺为化学机械抛光工艺。

12.如权利要求11所述的多层互连结构的形成方法，其特征在于，所述化学机械抛光工艺具体参数为：选用SiO₂抛光液，抛光液的PH值为10至11.5，抛光液的流量为120毫升每分钟至170毫升每分钟，抛光工艺中研磨垫的转速为65转每分钟至80转每分钟，研磨头的转速为55转每分钟至70转每分钟，抛光工艺的压力为200帕至350帕。

13.一种多层互连结构，其特征在于，包括：

半导体衬底；

位于半导体衬底上的金属布线层；

位于金属布线层上的阻挡层；

位于阻挡层上的层间绝缘层；

位于层间绝缘层上的第一保护层；

位于第一保护层上的第二保护层；

双镶嵌空间，贯穿第二保护层、第一保护层、层间绝缘层及阻挡层至暴露出金属布线层；

填充于双镶嵌空间的金属插塞。

14.如权利要求13所述的多层互连结构，其特征在于，所述第一保护层材料选自氮掺杂的碳化硅，其中Si元素质量百分比为50％至60％，C元素质量百分比为10％至20％，N元素质量百分比为25％至30％。

15.如权利要求13所述的多层互连结构，其特征在于，所述第一保护层厚度为150埃至300埃。