埋置布線結構及其製造方法
2023-04-25 14:01:26
專利名稱：埋置布線結構及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有單鑲嵌結構的埋置布線及其形成方法，具體涉及具有高可靠性電連接的埋置布線結構及其形成方法。
由於半導體器件小型化和高集成度的要求，半導體器件的布線製作得越來越細且多層化。
為此，通常的做法是採用一種所謂的鑲嵌工藝，在介質膜的溝槽中形成埋置金屬布線，代替在介質膜上形成布線。
下面結合
圖1A-1E介紹形成具有單鑲嵌結構的埋置金屬布線的常規方法，圖1A-1E是在製造的各連續步驟具有單鑲嵌結構的晶片的剖面圖。
如1A所示，在襯底10上依次形成介質層11、布線層12、第一層間介質膜13和腐蝕停止層14。
然後，形成穿過腐蝕停止層14和第一層間介質膜13到達布線層12的通孔18，如圖1B所示。
用濺射形成的鎢(W)作為導電膜填充通孔18，深腐蝕去掉腐蝕停止層14上的W膜，留下通孔栓塞20，如圖1C所示。
然後，在腐蝕停止層14上形成第二層間介質膜22，在介質膜22上形成光刻膠膜(未示出)，並構圖製作掩模。採用該掩模，選擇性腐蝕介質膜22，在其中形成布線槽24，並去掉光刻膠膜(圖1D)。
然後，在包括布線槽24的側壁和底壁的介質膜22上澱積例如由鋁或銅製成的低電阻金屬膜，並去掉介質膜22上的金屬膜，留下具有單鑲嵌結構的埋置布線26(圖1E)。
然而，在利用上述的常規方法形成具有單鑲嵌結構的埋置布線時，在通孔栓塞和布線槽間易出現不精確的位置對準。結果，可能會在通孔栓塞和布線槽間產生不良的電連接。在形成所謂的無邊界通孔結構時，埋置布線的寬度減小到與通孔栓塞一樣窄，以實現半導體器件的小型化和高集成度，此時該問題更明顯。
從上述問題考慮，本發明的目的是提供一種具有高電連接可靠性的單鑲嵌結構的埋置布線及其形成方法。
一方面，本發明提供一種埋置布線結構，該結構包括襯底；依次形成的覆蓋於襯底上的第一布線層、第一層間介質膜、腐蝕停止層和其中具有布線槽的第二層間介質膜；穿過第二層間介質膜、腐蝕停止層和第一層間介質膜到達第一布線層的通孔栓塞；埋置於布線槽中與通孔栓塞的上部側壁接觸的第二布線層。
另一方面，本發明提供一種形成埋置布線結構的方法，該方法包括以下步驟形成覆蓋於襯底上的第一布線層；在第一布線層上依次形成第一層間介質膜、腐蝕停止層和第二層間介質膜；形成穿過第二層間介質膜、腐蝕停止層和第一層間介質膜達到第一布線層的通孔；在通孔中形成通孔栓塞；構圖第二層間介質膜，形成布線槽，露出通孔栓塞的上部側壁；形成與接觸栓塞的上部側壁接觸的第二布線層。
根據本發明，由於埋置布線和通孔栓塞彼此以較大的表面積接觸，幾乎不發生不良電連接，電連接的可靠性比常規連接結構顯著提高。
如果布線槽和通孔栓塞具有相同寬度，本發明可以獲得特別有效的性能。
可用於本發明的金屬膜的低電阻金屬包括但不限於鋁和銅。還可以採用包括這些金屬之一的合金。
從以下介紹中可以更清楚本發明的上述和其它目的、特點及優點。
圖1A-1E是展示形成埋置布線結構的常規方法各連續步驟中的晶片的剖面示意圖。
圖2A-2E是展示根據本發明實施例形成埋置布線結構的方法各連續步驟中的晶片的剖面示意圖。
圖3A和3B分別是展示圖2D和2E的結構的局部剖面透視圖。
下面結合各附圖更具體地介紹本發明。實施例1如圖2A所示，在矽襯底27上依次形成介質膜29、第一布線層28、第一層間介質膜30、由氮化矽製成的腐蝕停止層32和第二層間介質膜34。
然後，形成穿過第二層間介質膜34、腐蝕停止層32和第一層間介質膜30到達第一布線層28的通孔36，如圖2B所示。
用濺射形成的鎢(W)作導電膜填充通孔36，在該工藝期間，鎢膜還形成在第二層間介質膜34的表面上。然後深腐蝕去掉鎢膜，留下在通孔36中的通孔栓塞40，如圖2C所示。
然後，在第二層間介質膜34上形成光刻膠膜(未示出)，並將之構圖形成掩模圖形。利用該掩模，選擇性腐蝕介質膜34，毗連通孔栓塞40形成布線槽44，如圖2D所示。該腐蝕因腐蝕停止層32而自動停止。
如該階段的三維結構(圖3A)所示，通孔栓塞40的上部背面和上部側壁在布線槽44中露出，而布線槽44與通孔栓塞40具有相同的寬度。
然後，在包括第二層間介質膜34和通孔栓塞40及布線槽的上表面的整個表面上，濺射由例如鋁和銅等低電阻金屬製成的金屬膜。然後，利用CMP工藝，去掉第二層間介質膜34和通孔栓塞上的金屬膜，形成圖2E和3B所示的具有鑲嵌結構的埋置布線層48。
由於本實施例所得的具有單鑲嵌結構的埋置布線層48與通孔栓塞40的上部背壁和上部側壁以較大表面積接觸，所以即使通孔栓塞和布線槽間發生不精確的位置對準，也幾乎不會發生不良的電連接。因此，電連接的可靠性比常規連接結構顯著提高。
由於介紹的上述實施例僅僅是為了舉例說明，所以本發明不限於上述實施例，所屬領域的技術人員容易對本發明進行各種改形或替代，而不脫離本發明範圍。
權利要求
1.一種埋置布線結構，包括襯底；依次形成的覆蓋於所說襯底上的第一布線層、第一層間介質膜、腐蝕停止層和其中具有布線槽的第二層間介質膜；通孔栓塞，其穿過所說第二層間介質膜、所說腐蝕停止層和所說第一層間介質膜到達所說第一布線層；以及埋置於所說布線槽中與所說通孔栓塞的上部側壁接觸的第二布線層。
2.根據權利要求1的埋置布線結構，其中所說布線槽和所說通孔栓塞具有相同的寬度。
3.根據權利要求1的埋置布線結構，其中所說腐蝕停止層由氮化矽製成。
4.根據權利要求1的埋置布線結構，其中所說通孔栓塞由鎢或鎢合金製成。
5.根據權利要求1的埋置布線結構，其中所說第二布線層由鋁、銅或包括這些金屬之一的合金製成。
6.一種形成埋置布線結構的方法，包括以下步驟形成覆蓋於襯底上的第一布線層；在第一布線層上依次形成第一層間介質膜、腐蝕停止層和第二層間介質膜；形成穿過所說第二層間介質膜、所說腐蝕停止層和所說第一層間介質膜到達所說第一布線層的通孔；在所說通孔中形成通孔栓塞；構圖所說第二層間介質膜，形成露出所說通孔栓塞的上部側壁的布線槽；及形成與所說接觸栓塞的上部側壁接觸的第二布線層。
7.根據權利要求6的形成埋置布線結構的方法，其中所說腐蝕停止層由氮化矽製成。
8.根據權利要求6的形成埋置布線結構的方法，其中所說構圖步驟被所說腐蝕停止層終止。
9.根據權利要求6的形成埋置布線結構的方法，其中所說第二布線層形成步驟包括化學機械拋光所說第二層間介質膜上的金屬膜的步驟。
全文摘要
公開了一種埋置布線結構,該結構包括:依次形成於第一布線層上的第一層間介質膜、腐蝕停止層和第二層間介質膜,其中第二布線層形成為與通孔栓塞的側壁接觸。由於該結構中第二布線層和通孔栓塞彼此以較大表面積接觸,所以幾乎不會產生不良電連接。
文檔編號H01L23/52GK1247383SQ9911957
公開日2000年3月15日 申請日期1999年9月3日 優先權日1998年9月4日
發明者菊田邦子 申請人:日本電氣株式會社