[发明专利]一种金属导线复合层及其制备方法、以及半导体器件

说明书

本发明提供了一种金属导线复合层及其制备方法、以及半导体器件，涉及集成电路制造技术领域。其中，该方法包括：在第一金属导线层上形成第一介电层、第二介电层和第三介电层；在第三介电层上形成第一过孔，在第二介电层上形成大于第一过孔内径的第二过孔；在第一介电层上形成小于第二过孔内径的第三过孔；上述三个过孔贯通，且在第一金属导线层上的正投影均与第一金属导线交叠；在第三介电层中嵌入第二金属导线，第二金属导线通过上述三个过孔与第一金属导线互连。本发明可以在内径较大的第二过孔中形成线宽较大的互连结构，在保证导线通过互连结构有效接触的同时，无需增大导线线宽，能够减小金属导线间的寄生电容，减弱半导体器件的信号干扰。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别是涉及一种金属导线复合层及其制备方法、以及半导体器件。

背景技术

随着集成电路制造工艺的不断进步，体积越来越小的高集成半导体器件中逐渐采用铜代替铝作为金属导线材料，在细微的集成电路上，低电阻的铜金属导线传输信号速度比铝更快，且更加稳定。

由于金属铜不能形成可挥发的副产物，从而铜金属导线无法通过传统的铝金属导线的干法刻蚀制备，因此，在目前的应用中，通常采用双大马士革工艺实现多层金属导线的制备和互连，从而形成金属导线复合层。具体地，在形成第一层铜金属导线层和其上的介电层之后，可以在该介电层上形成过孔和导线沟槽，然后在过孔和导线沟槽中电镀铜金属，进而再将铜金属磨平至与介电层表面平齐，从而形成第二层铜金属导线，第二层铜金属导线可以通过过孔中的金属互连结构与第一层铜金属导线互连。

在实际应用中，为了保证多层铜金属导线的有效接触，在形成导线沟槽时，通常需要增大导线沟槽的线宽，从而增大铜金属导线的线宽，以便于在对位精度不高时，也能通过过孔与上下层的金属导线层进行有效接触。然而，随着铜金属导线线宽的增大，金属导线层间的寄生电容也会相应增大，如此，将增强寄生电容对半导体器件的信号干扰。

发明内容

本发明提供一种金属导线复合层及其制备方法、以及半导体器件，以解决在金属导线复合层的制备过程中，由于增宽导线沟槽而形成了线宽较大的金属导线，导致金属导线层间的寄生电容较大的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种金属导线复合层的制备方法，包括：

形成包括第一金属导线的第一金属导线层；

在所述第一金属导线层上形成层叠设置的第一介电层、第二介电层和第三介电层；

在所述第三介电层上形成第一过孔，以及在所述第二介电层上形成第二过孔；所述第二过孔的内径大于所述第一过孔的内径；

在所述第一介电层上形成第三过孔；所述第二过孔的内径大于所述第三过孔的内径；所述第一过孔、所述第二过孔、所述第三过孔贯通，且在所述第一金属导线层上的正投影均与所述第一金属导线交叠；

在所述第三介电层中嵌入第二金属导线，所述第二金属导线通过所述第一过孔、所述第二过孔和所述第三过孔与所述第一金属导线互连。

可选地，所述在所述第三介电层上形成第一过孔，以及在所述第二介电层上形成第二过孔，包括：

在所述第三介电层上形成过孔光刻胶图案；

按照所述过孔光刻胶图案，在所述第三介电层上形成第一过孔，以及在所述第二介电层上形成第二过孔。

可选地，所述按照所述过孔光刻胶图案，在所述第三介电层上形成第一过孔，以及在所述第二介电层上形成第二过孔，包括：

按照所述过孔光刻胶图案，在目标刻蚀条件下通过目标刻蚀反应物对所述第三介电层和所述第二介电层进行刻蚀，形成所述第三介电层上的第一过孔，以及所述第二介电层上的第二过孔；在所述目标刻蚀条件下，所述目标刻蚀反应物对所述第二介电层的横向刻蚀速率大于对所述第三介电层的横向刻蚀速率。