互联层结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种互联层结构的形成方法。

背景技术：

1、在制造半导体器件时，通常每个器件都会形成多个电连接，并且基板上可能有数百万个器件。通常会形成填充有导电材料的通孔结构，以将器件连接至更高的器件层。

2、现有技术的通孔结构可能连接超过两层的互联层，例如图1，现有技术的互联层结构包括：形成在衬底表面的第一互联层，第一互联层包括第一介电层111以及位于第一介电层111内的第一金属导体113，第一介电层111露出第一金属导体113的表面，第一金属导体113还通过第一金属阻挡层112与第一介电层111隔开；形成在第一介电层111和第一金属导体113的表面的第一覆盖层114；形成在第一覆盖层114的表面的第二互联层，第二互联层包括第二介电层121以及位于第二介电层121内的第二金属导体123，第二介电层121露出第二金属导体123的表面，第二金属导体123还通过第二金属阻挡层122与第二介电层121隔开；形成在第二金属阻挡层122表面的第二覆盖层124；形成在第二覆盖层124表面和第二介电层121表面的第三介电层131；形成在第三介电层131、第二介电层121和第一覆盖层114内的通孔结构142，通孔结构142与第三介电层131、第二介电层121和第一覆盖层114之间还形成有通孔金属阻挡层141。形成通孔结构142的方法是先刻蚀第三介电层131、第二介电层121和第一覆盖层114以形成通孔，通孔露出第一金属导体113的表面，接着，向通孔内沉积金属填充通孔形成通孔结构142。

3、然而，该通孔的深度和宽度的比值较大，采用沉积金属形成通孔结构的方法会使得填充效果较差，从而可能导致通孔结构具有空隙，影响通孔结构的电阻性能和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种互联层结构的形成方法，可以提高金属结构的填充效果，提高通孔结构的电阻性能和可靠性。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种互联层结构的形成方法，包括：

3、步骤s1：提供衬底，在所述衬底的表面形成第一介电层以及位于所述第一介电层内的第一金属导体，所述第一介电层露出所述第一金属导体的表面；

4、步骤s2：在所述第一介电层和第一金属导体的表面均形成第一覆盖层；

5、步骤s3：在所述第一覆盖层的表面形成第二介电层以及位于所述第二介电层内的第二金属导体，所述第二介电层露出所述第二金属导体的表面；

6、步骤s4：在所述第二金属导体的表面形成第二覆盖层；

7、步骤s5：在所述第二覆盖层的表面和第二介电层的表面均形成第三介电层；

8、步骤s6：刻蚀所述第三介电层、第二介电层和第一覆盖层，以形成通孔，所述通孔露出第一金属导体的表面和第二金属导体的侧面，所述通孔从所述通孔底部开始向上分为第一部分通孔和第二部分通孔；

9、步骤s7：通过沉积金属的方法在所述通孔的内壁上形成一层金属膜层，所述金属膜层同时覆盖所述第三介电层的表面；

10、步骤s8：通过回流法将所述第三介电层的表面的金属膜层回流到所述通孔内，以填充第一部分通孔；以及

11、步骤s9：沉积金属，以填充第二部分通孔。

12、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，步骤s1中，还包括形成第一金属阻挡层，所述第一金属阻挡层位于第一金属导体和第一介电层之间。

13、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，步骤s3中，还包括形成第二金属阻挡层，所述第二金属阻挡层位于第二金属导体和第二介电层之间。

14、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，步骤s6之后，还包括：在所述通孔的内壁上形成一层通孔金属阻挡层，所述通孔金属阻挡层同时覆盖所述第三介质层的表面。

15、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，步骤s9之后，还包括：

16、在所述第三介电层和通孔结构的表面依次形成第三覆盖层和第四介电层；

17、在所述第四介电层内形成第三金属导体。

18、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，还包括：在所述第三金属阻挡层，所述第三金属阻挡层位于第三金属导体和第三介电层之间。

19、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，步骤s8中，回流的温度为200℃~250℃。

20、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，回流的时间为30s~300s。

21、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，所述第一介电层、第二介电层和第三介电层的材料均包括：氮化硅。

22、可选的，在所述的互联层结构的形成方法中，所述金属膜层和沉积的金属均包括铜金属。

23、在本发明提供的互联层结构的形成方法中，包括：步骤s1：提供衬底，在衬底的表面形成第一介电层以及位于第一介电层内的第一金属导体，第一介电层露出第一金属导体的表面；步骤s2：在第一介电层和第一金属导体的表面均形成第一覆盖层；步骤s3：在第一覆盖层的表面形成第二介电层以及位于第二介电层内的第二金属导体，第二介电层露出第二金属导体的表面；步骤s4：在第二金属导体的表面形成第二覆盖层；步骤s5：在第二覆盖层的表面和第二介电层的表面均形成第三介电层；步骤s6：刻蚀第三介电层、第二介电层和第一覆盖层，以形成通孔，通孔露出第一金属导体的表面和第二金属导体的侧面，通孔从通孔底部开始向上分为第一部分通孔和第二部分通孔；步骤s7：通过沉积金属的方法在通孔的内壁上形成一层金属膜层，金属膜层同时覆盖第三介电层的表面；步骤s8：通过回流法将第三介电层的表面的金属膜层回流到通孔内，以填充第一部分通孔；以及步骤s9：沉积金属，以填充第二部分通孔。本发明通过回流第三介电层表面的金属层到第一部分通孔，增加了金属晶粒的尺寸，晶界变得更加稀疏，从而提高了金属结构的填充效果，提高了通孔结构的电阻性能和可靠性。

技术特征：

1.一种互联层结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s1中，还包括形成第一金属阻挡层，所述第一金属阻挡层位于第一金属导体和第一介电层之间。

3.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s3中，还包括形成第二金属阻挡层，所述第二金属阻挡层位于第二金属导体和第二介电层之间。

4.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s6之后，还包括：在所述通孔的内壁上形成一层通孔金属阻挡层，所述通孔金属阻挡层同时覆盖所述第三介质层的表面。

5.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s9之后，还包括：

6.如权利要求5所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，还包括：在所述第三金属阻挡层，所述第三金属阻挡层位于第三金属导体和第三介电层之间。

7.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s8中，回流的温度为200℃~250℃。

8.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，步骤s8中，回流的时间为30s~300s。

9.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，所述第一介电层、第二介电层和第三介电层的材料均包括：氮化硅。

10.如权利要求1所述的互联层结构的形成方法，其特征在于，所述金属膜层和沉积的金属均包括铜金属。

技术总结本发明提供了一种互联层结构的形成方法，包括：在衬底的表面形成第一介电层以及位于第一介电层内的第一金属导体；在第一介电层和第一金属导体的表面形成第一覆盖层；在第一覆盖层的表面形成第二介电层以及位于第二介电层内的第二金属导体；在第二金属导体的表面形成第二覆盖层；在第二覆盖层的表面和第二介电层的表面均形成第三介电层；刻蚀第三介电层、第二介电层和第一覆盖层形成通孔，通孔分为第一部分通孔和第二部分通孔；通过沉积金属的方法在通孔的内壁上形成一层金属膜层，金属膜层同时覆盖第三介电层；通过回流法将第三介电层的表面的金属膜层回流到通孔内，以填充第一部分通孔；沉积金属，以填充第二部分通孔。技术研发人员：成悦兴,吴卓杰,谭发龙,郝丽婷受保护的技术使用者：杭州积海半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25