[发明专利]一种金属互连结构的形成方法

说明书

本发明提供的一种金属互连结构的形成方法，通过形成具有第一斜坡的第二通孔，具有第二斜坡的第一通孔，且所述第二斜坡较所述第一斜坡平缓，以使得后续形成的金属膜层在第一通孔上具有更为平缓的斜坡，使得形成的金属插塞上不会出现保护层残留物，从而提高后续封装时的产品良率，同时在WAT测试时也不会影响探针的使用寿命。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及一种金属互连结构的形成方法。

背景技术

在半导体后段工艺中，可根据不同需要在半导体衬底上设置多层金属互连结构，每层金属互连层包括金属互连线和绝缘层，在绝缘层内形成沟槽和通孔，然后在所述沟槽和通孔内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，一般选用铜或铝作为金属互连线材料。

如图1所示，现有技术中，在形成顶层金属互连层时，很容易在顶层通孔（Top Via）上方出现保护层残留物a，该残留物a不仅影响了产品的良率，还在WAT测试时影响了电性测试设备（探针）的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属互连结构的形成方法，在顶层通孔中不出现保护层残留物，从而提高后续封装时的产品良率，同时避免该残留物对电性测试设备的使用寿命的影响。

为了解决上述问题，本发明提供了一种金属互连结构的形成方法，包括以下步骤：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成底部金属互连结构、电介质层和图形化的第一光刻胶层，图形化的所述第一光刻胶层具有第一图形；

以图形化的所述第一光刻胶层为掩模，在所述第一图形处第一次刻蚀所述电介质层，以形成第一通孔和第二通孔，再去除剩余的所述第一光刻胶层，其中，所述第一通孔和所述第二通孔连通，所述第二通孔位于所述第一通孔的底部，所述第一通孔和所述第二通孔均具有第一斜坡；

在所述电介质层上形成图形化的第二光刻胶层，图形化的所述第二光刻胶层具有第二图形，所述第一通孔和所述第二通孔均位于所述第二图形内，所述第二图形的开口尺寸大于所述第一通孔的开口尺寸，且所述第二光刻胶层填充所述第二通孔，暴露出所述第一通孔；

以所述第二光刻胶层为掩模，在所述第二图形处第二次刻蚀所述电介质层，以扩大所述第一通孔的开口尺寸，再去除剩余的所述第二光刻胶层，其中，开口尺寸扩大后的所述第一通孔具有第二斜坡，所述第二斜坡较所述第一斜坡平缓；

在所述电介质层上形成金属膜层，所述金属膜层填充了第二通孔以及部分所述第一通孔，以形成金属插塞和顶层互连层，从而形成金属互连结构。

可选的，所述第一通孔和第二通孔呈台阶状连接。

可选的，所述金属插塞和顶层互连层的形成方法具体包括：

在所述电介质层上，以及所述第一通孔和所述第二通孔上通过沉积工艺形成金属膜层，其中，位于所述第一通孔和所述第二通孔中的金属膜层构成了金属插塞，位于所述电介质层上的金属膜层构成顶层互连层。

进一步的，所述金属插塞的表面的斜坡较所述第二斜坡平缓。

可选的，在形成所述金属插塞和所述顶层互连层之后还包括：

通过沉积工艺在所述金属膜层上形成一保护层；

在所述保护层上形成图形化的第三光刻胶层，图形化的所述第三光刻胶层在所述第一通孔上方具有开口，以暴露出所述第一通孔上方的所述保护层；

以图形化的所述第三光刻胶层为掩模，通过干法刻蚀工艺刻蚀所述保护层，以形成图形化的保护层，并暴露出所述金属插塞；

去除剩余的所述第三光刻胶层。

进一步的，所述保护层包括依次形成于所述金属膜层上的SiO₂层和SiN层。