[发明专利]互连结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域技术，特别涉及互连结构的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，超大规模集成电路芯片的集成度已经高达几亿乃至几十亿个器件的规模，两层以上的多层金属互连技术广泛使用。

传统的金属互连是由铝金属制成的，但随着集成电路芯片中器件特征尺寸的不断减小，金属互连线中的电路密度不断增加，要求的响应时间不断减小，传统的铝互连线已经不能满足要求，铜互连技术逐渐取代铝互连技术。与铝相比，铜具有更低的电阻率及更高的抗电迁移特性，可以降低互连线的电阻电容（RC）延迟，改善电迁移，提高器件稳定性。

然而，现有技术形成的互连结构的可靠性和电学性能有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互连结构的形成方法，提高互连结构中通孔和沟槽的对准精度，从而有效的控制互连结构的电阻，防止互连结构的电阻偏离设计目标，提高互连结构的可靠性和电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底内形成有第一金属层，所述第一金属层顶部与基底表面齐平；在所述基底表面形成第一聚合物层，所述第一聚合物层的材料具有光刻胶特性，第一聚合物层的材料在曝光区和非曝光区的溶解特性不同；对所述第一聚合物层进行第一曝光处理；形成覆盖所述第一聚合物层的第二聚合物层，所述第二聚合物层的材料具有光刻胶特性，所述第二聚合物层的材料在曝光区和非曝光区的溶解特性不同；对所述第二聚合物层进行第二曝光处理；对第一曝光处理后的第一聚合物层进行第一显影处理，在第一聚合物层内形成通孔；对第二曝光处理后的第二聚合物层进行第二显影处理，在第二聚合物层内形成沟槽；形成填充满所述通孔和沟槽的第二金属层，所述第二金属层与第一金属层相连接。

可选的，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材料还具有在退火处理后转化为无机氧化物材料的特性。

可选的，所述第一聚合物层和第二聚合物层的材料为氢倍半硅氧烷。

可选的，采用旋涂工艺形成所述第一聚合物层和第二聚合物层。

可选的，在形成通孔和沟槽之后、形成第二金属层之前，还包括步骤：对所述第一聚合物层和第二聚合物层进行退火处理，将第一聚合物层转化为第一氧化物层，将第二聚合物层转化为第二氧化物层。

可选的，所述第一氧化物层和第二氧化物层的材料为氧化硅。

可选的，所述退火处理为快速热退火。

可选的，所述快速热退火的工艺参数为：退火温度为450度至800度，退火时长为0.01毫秒至10毫秒。

可选的，在对第一聚合物层进行第一显影处理之后，形成覆盖第一聚合物层的第二聚合物层，所述第二聚合物层还填充满所述通孔。

可选的，在对第一聚合物层进行第一曝光处理之后、进行第一显影处理之前，形成覆盖第一聚合物层的第二聚合物层。

可选的，所述通孔的形成步骤包括：对所述第一聚合物层进行第一曝光处理，定义出曝光区和非曝光区，在曝光区的第一聚合物层发生交联反应；对第一曝光处理后的第一聚合物层进行第一显影处理，使曝光区发生交联反应的第一聚合物层保留，非曝光区的第一聚合物层溶解，在第一聚合物层内形成通孔。

可选的，所述沟槽的形成步骤包括：对所述第二聚合物层进行第二曝光处理，定义出曝光区和非曝光区，在曝光区的第二聚合物层发生交联反应；对曝光处理后的第二聚合物层进行第二显影处理，使曝光区发生交联反应后的第二聚合物层保留，非曝光区的第二聚合物层溶解，在第二聚合物层内形成沟槽。

可选的，所述第一显影处理和第二显影处理为同时进行的。

可选的，所述第一曝光处理和第二曝光处理为电子束曝光或极紫外曝光。

可选的，所述第二金属层的形成步骤包括：形成填充满所述通孔和沟槽的金属膜，所述金属膜还覆盖于第二聚合物层表面；采用化学机械抛光工艺去除高于第二聚合物层顶部的金属膜，形成填充满通孔和沟槽的第二金属层。

可选的，所述第二金属层为单层结构或多层结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：