[发明专利]布线结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件以及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种临近亚微米级(1.5μm及其以下)无SOG的布线结构的形成方法。

背景技术

在集成电路制造工艺中，往往采用SiO₂等绝缘材料来形成介质层以隔离不同的金属层，防止不同金属层以及其他导电层穿通导电层次。介质层的厚度一般为4000至10000之间，具体可以按照不同的耐压以及寄生参数的要求来选择。由于介质层的厚度相对较厚，再加上开孔以及前道金属层的高度差导致部分区域台阶高度过高，使得后续加工以及运用过程中出现台阶覆盖性不佳、工艺异常、参数失效和可靠性问题。为了消除台阶高度带来的不良影响，旋涂玻璃(SOG，Spin OnGlass coating)平坦化、带胶回刻平坦化以及化学机械抛光(CMP)等工艺被广泛应用于现代半导体制造过程中，特别是对于亚微米级以下及临近亚微米级小规则工艺来说尤为重要。

图1示出了现有技术中的一种布线结构的剖面示意图，包括：半导体衬底10；覆盖在半导体衬底10上的第一介质层11，第一介质层11上形成有开孔；第一金属层12，覆盖第一介质层11并填充其中的开孔，第一金属层12上也形成有开孔；第二介质层13，覆盖第一金属层12并填充其中的开孔，第二介质层13上也形成有开孔；第二金属层14，覆盖第二介质层13并填充其中的开孔。由于在临近亚微米级1.5μm及其以下工艺平台中，对于开孔的形貌、金属层、介质层、钝化层的爬坡形貌有很高要求，如果台阶高度太高太陡，那么由于薄膜淀积特性会导致在台阶侧面处的金属层、介质层、钝化层的厚度偏薄甚至出现裂缝。导致在后续的清洗工艺中酸液等清洗溶液会沿着裂缝侵蚀到下层的介质层、金属层，可能会造成前道金属缺失，通孔对地导通等工艺异常，从而带来测试良率下降以及芯片可靠性隐患等问题。

SOG平坦化工艺是将含有介电材料的液态溶剂以旋转涂布的方式均匀的涂在晶片表面，以填补淀积介质层凹陷的孔洞，之后再经过热处理，可去除溶剂，在晶片表面留下固化的如SiO₂等介电材料。在生产工艺中，SOG平坦化工艺主要包括SOG涂布、SOG回流、SOG回刻等步骤。采用SOG平坦化形成的布线结构如图2所示，包括：半导体衬底20；第一介质层21，覆盖半导体衬底20且其上形成有开孔；第一金属层22，覆盖第一介质层21并填充其中的开孔，第一金属层22上也形成有开孔；SOG填充层25，填充在所述第一金属层22的凹陷处以及其上的开孔中；第二介质层23，覆盖第一金属层22以及SOG填充层25，第二介质层23上也形成有开孔；第二金属层24，覆盖第二介质层23并填充其上的开孔。

带胶回刻平坦化工艺是另外一种平坦化工艺，主要包括以下步骤：先沉积一层10左右的SiO₂层，然后在SiO₂层上涂布1.0μm左右的光刻胶；之后采用刻蚀设备，如Lam4520等，采用CF₄、CHF₃、O₂等刻蚀气体，调整气体流量和功率，将SiO₂和光刻胶的刻蚀选择比调整为1∶1，刻蚀后凹坑内形成SiO₂填充；之后再进行后续膜层的沉积，这样就可以形成较为平坦的介质层形貌，从而能够具有良好的介质层覆盖和填充能力。

SOG平坦化工艺，特别是带胶回刻SOG平坦化工艺需要增加多步工艺步骤以及相应的设备，而且SOG平坦化工艺中所使用的SOG材料的成本较高，存储以及应用过程对温度、湿度等要求较严格，导致SOG平坦化工艺加工成本较高，同时容易产生膜裂，出现SOG吸潮、通孔孔洞等工艺问题，不利于制造成本的控制以及工艺质量的稳定性；同时带胶回刻SOG平坦化工艺在增加工艺步骤的同时还需要增加昂贵的设备，也不利于成本的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种布线结构的形成方法，在不采用SOG平坦化、带胶回刻SOG平坦化等工艺的前提下，满足临近亚微米级1.5μm及其以下工艺平台对平坦化的需求，并有利于降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种布线结构的形成方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一介质层；

在所述第一介质层上形成接触孔(contact，也称为引线孔)；

沉积第一金属层，所述第一金属层覆盖所述接触孔的底部和侧壁，并覆盖所述第一介质层的上表面；