[发明专利]电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技术领域，尤其涉及电互连结构的形成方法。

背景技术

在半导体制造领域中，为了实现半导体器件之间的电连接，目前已发展出各种金属互连结构以及形成工艺，例如铜互连结构，以及形成铜互连结构的铜电镀工艺（ECP，electro-coppering plating）。然而，随着超大规模集成电路（ULSI）的发展，半导体器件的特征尺寸（CD）不断缩小，形成金属互连结构的工艺也受到了挑战。

现有技术的铜互连结构的形成过程的剖面结构示意图，如图1至图3所示，包括：

请参考图1，在半导体衬底100表面形成介质层101，所述介质层101内具有贯穿其厚度的开口102，所述介质层101的表面和开口102的侧壁和底部表面具有以金属为材料的种子层103。

请参考图2，采用电镀工艺在所述种子层103表面形成铜互连层104。

请参考图3，刻蚀部分所述介质层表面的铜互连层104（如图2所示），形成铜互连结构104a。

此外，也可以采用化学机械抛光工艺去除高于介质层101表面的铜互连层104（如图2所示），形成铜互连结构（未示出）。

然而，采用现有技术所形成的铜互连结构形貌不佳，稳定性差。

更多铜互连结构的相关资料请参考公开号为US2008/0026579的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供电互连结构的形成方法，改善所形成的电互连结构的形貌，提高稳定性。

为解决上述问题，本发明提供一种电互连结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有介质层，所述介质层内具有贯穿其厚度的第一开口；在所述介质层表面以及所述第一开口的侧壁和底部表面形成种子层；在所述种子层表面形成第二光刻胶层，所述第二光刻胶层的材料为导电光刻胶，且所述第二光刻胶层内具有贯穿其厚度的第三开口，所述第三开口的底部暴露出所述第一开口；在所述第二光刻胶层表面形成第一光刻胶层，所述第一光刻胶层的材料为非导电光刻胶，且所述第一光刻胶层内具有贯穿其厚度的第二开口，且所述第二开口与第三开口贯通；采用电镀工艺在所述第一开口和第三开口底部的种子层表面形成导电结构，所述导电结构的顶部表面低于或等于所述第一光刻胶层的顶部表面；在形成导电结构后，去除所述第二光刻胶层和第一光刻胶层。

可选地，所述第三开口通过对所述第二光刻胶层曝光形成；所述第二开口通过对所述第一光刻胶层曝光形成。

可选地，所述第二光刻胶层的电导率为10-10西门子每厘米~10-6西门子每厘米，所述第二光刻胶层的导电光刻胶材料中含有环氧丙烯酯、热固化剂、平版印刷活性组分、光活性组分、添加剂和导电性聚合物，所述导电性聚合物包括：聚苯胺、聚吡咯，聚噻吩、聚亚苯基亚乙烯基、聚二烷基芴、聚苯胺衍生物、聚塞吩衍生物或纳米复合聚合物中的一种或多种。

可选地，所述导电结构的材料为铜，所述导电结构的形成工艺为铜电镀工艺。

可选地，所述第一开口底部的半导体衬底内具有导电层，所述第一开口暴露出所述导电层，所述导电层的材料为铜、钨、铝或银。

可选地，还包括：在形成种子层之前，在所述介质层表面以及所述第一开口的侧壁和底部表面形成阻挡层，所述阻挡层的材料包括钽、氮化钽、钛、氮化钛、铜锰、铜铝、钴或镧。

可选地，所述种子层的材料为铜、铜钛或铜锰，形成工艺为物理气相沉积工艺。

可选地，还包括：在去除第一光刻胶层之后，以所述导电结构为掩膜，刻蚀所述介质层表面的种子层直至暴露出所述介质层。

如权利要求8所述电互连结构的形成方法，其特征在于，当刻蚀所述介质层表面的种子层的工艺为干法刻蚀时，刻蚀气体包括Cl₂和BCl₃中的一种或两种，偏置功率大于200瓦；当刻蚀所述介质层表面的种子层的工艺为湿法刻蚀时，刻蚀液包括H₂O₂和HCl中的一种或两种。

可选地，在刻蚀所述介质层表面的种子层时，刻蚀所述导电结构顶部的顶角，使所述顶角形成圆角。