[发明专利]金属互连结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺，特别涉及一种金属互连结构的制造方法。

背景技术

随着集成电路的制造向超大规模集成电路(ULSI)发展，其内部的电路密度越来越大，所含元件数量不断增加，使得晶片的表面无法提供足够的面积来制造所需的互连线。为了配合元件缩小后所增加的互连线需求，利用配线槽及通孔实现的两层以上的多层金属互连结构的设计，成为超大规模集成电路技术所必须采用的方法。

传统的金属互连结构是由铝金属制造实现的，但随着集成电路芯片中器件特征尺寸的不断缩小，金属互连结构中的电流密度不断增大，响应时间不断缩短，传统铝互连结构已达到了工艺极限。当工艺尺寸小于130nm以后，传统的铝互连结构技术已逐渐被铜互连结构技术所取代。与铝互连结构相比，铜互连结构中由于铜金属的电阻率更低、电迁移寿命更长，从而可以降低铝互连结构的RC延迟、改善电迁移等引起的可靠性问题。

随着集成电路工艺的进一步发展，电路密度进一步增大，金属互连结构带来的寄生电容已经成为限制半导体电路速度的主要因素。为了减少金属互连结构之间的寄生电容，低介电常数绝缘材料被用作隔离金属互连结构之间的介质层，该作为介质层的低介电常数绝缘材料被称为低K介质层。而为了进一步降低介电常数以减少金属互连结构之间的寄生电容，该低K介质层一般被做成多孔、疏松的结构，所述多孔指介质层物质分子之间的间隙。但是，在刻蚀该多孔、疏松的低K介质层以形成配线槽及通孔时，将产生具有结构缺陷的配线槽及通孔，例如，配线槽及通孔的结构壁不平滑、具有凹陷等，从而降低后续所形成的金属互连结构的质量及可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属互连结构的制造方法，以解决现有的金属互连结构的制造方法中配线槽及通孔易于产生缺陷，从而降低了金属互连结构的质量及可靠性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种金属互连结构的制造方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多孔的低K介质层；在所述多孔的低K介质层上形成有机聚合物层；加热所述有机聚合物层，使得有机聚合物渗透至所述多孔的低K介质层，填充其中的多孔；刻蚀所述多孔的低K介质层，形成配线槽及通孔；在所述配线槽及通孔中填充金属，形成金属互连结构；对所述多孔的低K介质层进行热固化工艺，去除多孔中的有机聚合物。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，所述多孔的低K介质层的K值为1.6～2.6。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，所述多孔的低K介质层为疏松的氧化硅。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，所述多孔的低K介质层中的多孔的直径为1nm～6nm。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，所述有机聚合物为Tg。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，加热所述有机聚合物层的工艺温度为200℃～350℃。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，在工艺温度为400℃～500℃下，在氮气环境中，对所述多孔的低K介质层进行热固化工艺。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，有机聚合物渗透至所述多孔的低K介质层的深度与所述配线槽的深度相同。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，利用旋涂工艺在所述半导体衬底上形成多孔的低K介质层。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，在加热所述有机聚合物层，使得有机聚合物渗透至所述多孔的低K介质层，填充其中的多孔的步骤之后，执行下述步骤：在无氧环境中，通过剥离工艺移除所述多孔的低K介质层上剩余的有机聚合物层。

可选的，在所述的金属互连结构的制造方法中，刻蚀所述多孔的低K介质层，形成配线槽及通孔的步骤包括：刻蚀所述多孔的低K介质层，形成通孔；在所述通孔中填充Barc层；刻蚀所述多孔的低K介质层及Barc层，形成配线槽；移除残留的Barc层，露出配线槽及通孔。

在本发明提供的金属互连结构的制造方法中，通过加热所述有机聚合物层，使得有机聚合物渗透至所述多孔的低K介质层，填充其中的多孔，使得所述多孔的低K介质层结构坚固，从而在刻蚀所述多孔的低K介质层以形成配线槽及通孔时，能够保证所述配线槽及通孔的质量，即避免所述配线槽及通孔的缺陷产生，从而提高了后续形成的金属互连结构的质量及可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的金属互连结构的制造方法的流程示意图；

图2a～2g是本发明实施例的金属互连结构的制造方法的剖面示意图。

具体实施方式