專利名稱：雙鑲嵌結構的形成方法、半導體結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，特別涉及雙鑲嵌結構的形成方法以及半導體結構。
背景技術：
隨著半導體器件制作技術的飛速發展，半導體器件已經具有深亞微米結構。由于 集成電路中所含器件的數量不斷增加，器件的尺寸也因集成度的提升而不斷地縮小，器件 之間的高性能、高密度連接不僅在單個互連層中進行，而且要在多層之間進行互連。因此， 通常提供多層互連結構，其中多個互連層互相堆疊，并且層間絕緣膜置于其間，用于連接半 導體器件。特別是利用雙鑲嵌(dual-damascene)工藝形成的多層互連結構，其預先在層間 絕緣膜中形成溝槽(trench)和接觸孔(via)，然后用導電材料填充所述溝槽和接觸孔。例 如申請號為02106882. 8的中國專利申請文件提供的多層互連結構制作工藝，因為雙鑲嵌 結構能避免重疊誤差以及解決公知金屬工藝的限制，多層互連結構便被廣泛地應用在半導 體制作過程中而提升器件可靠度。因此，多層互連結構已成為現今金屬導線連接技術的主 流。現有制作多層互連結構的方法參考圖1至圖6。如圖1所示，提供半導體襯底100，在半導體襯底100上形成有金屬布線層102 ；在 金屬布線層102上形成厚度為600埃至800埃的覆蓋層104 ；在覆蓋層104上形成層間介 質層106 (inter-layer dielectrics ； ILD)，所述層間介質層106的材料是未摻雜的硅玻璃 (Un-doped Silicate Glass ；USG)或低介電常數材料等。所述覆蓋層104可防止金屬布線 層102擴散到層間介質層102中，亦可防止刻蝕過程中金屬布線層102被刻蝕。之后，在層間介質層106上形成保護層108，所述保護層108的作用在于保護層間 介質層106，所述保護層108材料選自SiO2，隨后，在保護層108上形成第一光刻膠層110， 經過曝光顯影工藝，在第一光刻膠層110上形成開口，開口位置對應后續需要形成雙鑲嵌 結構中的接觸孔；隨后以第一光刻膠層110為掩膜，刻蝕保護層108、層間介質層106直至 暴露出覆蓋層104，形成接觸孔112。參考附圖2所示，灰化法去除第一光刻膠層110，其中灰化溫度為250°C ；在 保護層108上以及接觸孔112中形成覆蓋層間介質層106的底部抗反射層(Bottom Anti-Reflective Coating, BARC)114。用回蝕法刻蝕底部抗反射層114，直至完全去除保 護層108上的底部抗反射層114，并保留接觸孔112內的部分底部抗反射層114，其中留在 接觸孔112內的底部抗反射層114的厚度應該保證在隨后刻蝕形成雙鑲嵌結構的工藝過程 中避免覆蓋層104被刻蝕穿。如圖3所示，在保護層108上形成第二光刻膠層116，并通過曝光、顯影在第二光刻 膠層116上形成與后續溝槽對應的開口，開口的寬度大于接觸孔112的寬度。以第二光刻 膠層116為掩膜，刻蝕保護層108以及層間介質層106，形成溝槽118。如圖4所示，灰化法去除第二光刻膠層116和接觸孔112內的底部抗反射層114， 其中灰化溫度為250V ；然后再用濕法刻蝕法去除殘留的第二光刻膠層116 ；沿接觸孔112刻蝕覆蓋層104，直至暴露出金屬布線層102，形成雙鑲嵌結構。參考圖5，在保護層108表面形成填充接觸孔112的金屬層120。參考圖6，用化學機械拋光去除一部分金屬層120和保護層108，直至形成金屬插 塞 121。現有技術中存在如下問題現有的雙鑲嵌結構是先刻蝕形成接觸孔，再制作溝槽， 通常第一步形成接觸孔時，金屬布線層102表面的覆蓋層104作為刻蝕停止層，會被刻蝕掉 一部分厚度，而覆蓋層104本身較薄，因此在后續制作溝槽等刻蝕工藝時，極容易產生過刻 蝕導致接觸孔擊穿(punch through)，而提前打開并損傷金屬布線層102，此外在接觸孔刻 蝕時，覆蓋層104 —般采用含氮的碳化硅材料，其中氮元素極易通過底部抗反射層114擴散 至頂部的第二光刻膠層116，污染光刻膠而影響光刻精度以及效果。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種雙鑲嵌結構的形成方法，解決現有形成方法中存在 的接觸孔擊穿以及氮擴散污染光刻膠的問題。為解決上述問題，本發明提供了一種雙鑲嵌結構的形成方法，包括如下步驟提供 包括有金屬布線層的半導體襯底；在所述金屬布線層上形成依次疊加的刻蝕阻擋層、層間 介質層、保護層；在所述保護層表面形成第一光刻膠圖形；以所述第一光刻膠圖形為掩膜， 依次刻蝕所述保護層、部分所述層間介質層，形成溝槽；去除所述第一光刻膠圖形；在所述 溝槽內形成第一底部抗反射層；在保護層表面形成第二底部抗反射層；在所述第二底部抗 反射層表面形成隔離層；在所述隔離層表面形成第二光刻膠圖形；以所述第二光刻膠圖形 為掩膜，依次刻蝕所述隔離層、第二底部抗反射層、第一底部抗反射層、層間介質層和刻蝕 阻擋層直至暴露出所述金屬布線層，形成接觸孔；去除所述第二光刻膠圖形、隔離層、第二 底部抗反射層以及第一底部抗反射層。作為可選方案，所述刻蝕阻擋層材料為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質量百分比 為50%至60%，C元素質量百分比為10%至20%，N元素質量百分比為25%至30%。作為可選方案，所述層間介質層的材料為低介電常數材料，包括含碳二氧化硅材 料或者黑鉆石材料。作為可選方案，所述保護層材料為二氧化硅，通過在層間介質層表面沉積正硅酸 乙酯層，并低溫氧化形成。作為可選方案，所述隔離層材料為低溫氧化硅材料，形成工藝為等離子體輔助增 強化學氣相沉積工藝。作為可選方案，所述第一底部抗反射層通過沉積填充形成，第二底部抗反射層通 過旋涂工藝形成。本發明還提供了一種半導體結構，其特征在于，包括半導體襯底；位于所述半導體襯底上的金屬布線層；位于所述金屬布線層上的刻 蝕阻擋層；位于所述阻擋層上的層間介質層；位于所述層間介質層上的保護層；溝槽，貫穿 所述保護層并位于所述層間介質層內；第一底部抗反射層，形成于所述溝槽內；第二底部 抗反射層，形成于保護層表面；位于所述第二底部抗反射層上的隔離層。作為可選方案，所述刻蝕阻擋層材料為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質量百分比5為50%至60%，C元素質量百分比為10%至20%，N元素質量百分比為25%至30%。所述層間介質層的材料為低介電常數材料，包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材 料。所述保護層材料為正硅酸乙酯通過低溫氧化而形成的二氧化硅。所述隔離層材料 選自低溫氧化硅材料。與現有技術相比，本發明具有以下優點在形成雙鑲嵌結構時，采用先形成溝槽再 制作接觸孔并直接刻蝕至金屬布線層，從而避免出現接觸孔擊穿損傷金屬布線層的情況， 同時在底部抗反射層的表面形成隔離層，防止刻蝕阻擋層中的氮元素擴散至表面光刻膠 中，污染光刻膠而影響接觸孔的刻蝕精度以及效果。
通過附圖中所示的本發明的優選實施例的更具體說明，本發明的上述及其它目 的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。圖1至圖6是現有的多層互連結構形成方法的過程示意圖；圖7是本發明提供的一種雙鑲嵌結構的形成方法的流程示意圖；圖8至圖19是本發明提供的一種雙鑲嵌結構的形成方法的過程示意圖；圖20是應用本發明所形成的雙鑲嵌結構制作金屬互連結構的示意圖。
具體實施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況 下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表 示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應 限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。現有的雙鑲嵌結構形成方法中，通孔擊穿是由于先形成的接觸孔底部的刻蝕阻擋 層，容易被后續溝槽等刻蝕步驟刻蝕擊穿造成，而損傷金屬布線層。因此本發明采用先制作 溝槽再形成接觸孔的方法，一步形成底部曝露金屬布線層的接觸孔，從而避免上述通孔擊 穿問題。另一方面，由于刻蝕阻擋層內的氮元素會污染接觸孔刻蝕的光刻膠，因此可以在光 刻膠與底部抗反射層增加隔離層，防止所述氮元素的污染。為此，本發明提出了一種雙鑲嵌結構的形成方法，圖7是本發明的雙鑲嵌結構的 形成方法的流程示意圖，具體包括如下步驟步驟S101，提供帶有金屬布線層的半導體襯底；其中金屬布線層位于半導體襯底的表面區域，一般材質為銅、鋁、鎢等材質。步驟S102，在金屬布線層上依次形成刻蝕阻擋層、層間介質層、保護層；其中，刻蝕阻擋層便于接觸孔刻蝕時控制刻蝕速度以及深度，上述三層的厚度即 后續形成的接觸孔深度，而保護層用于避免層間介質層在雙鑲嵌結構的刻蝕過程中受到損 傷。
步驟S103，在保護層表面形成第一光刻膠圖形；步驟S104，以所述第一光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕保護層、部分層間介質層，形 成溝槽；所述溝槽的深度可以通過調整刻蝕時間進行控制。步驟S105，去除第一光刻膠圖形；步驟S106，在所述溝槽內形成第一底部抗反射層，在保護層表面形成第二底部抗 反射層；其中，所述第一底部抗反射層通過沉積形成，表面高度略低于保護層的表面；而第 二底部抗反射層通過旋涂工藝形成。第一底部抗反射層與第二底部抗反射層的材料可以相 同，采用上述分步兩次形成底部抗反射層的方法，可以使得表面更加平整以便于后續沉積 隔離層，另一方面還可以防止溝槽內產生空隙。步驟S107，在所述第二底部抗反射層表面形成隔離層；步驟S108，在所述隔離層表面形成第二光刻膠圖形；步驟S109，以所述第二光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕隔離層、底部抗反射層、層間 介質層和刻蝕阻擋層直至暴露出金屬布線層，形成接觸孔；其中，刻蝕阻擋層的刻蝕比相對于其他各層更小，因此在刻蝕接觸孔時，刻蝕機很 容易根據刻蝕速率進行判斷，從而可以通過減速等方式進行微調，打開底部的金屬布線層， 以免對其產生過度損傷。步驟S110，去除第二光刻膠圖形、隔離層、第一底部抗反射層和第二底部抗反射層。最終形成暴露出底部金屬布線層的雙鑲嵌結構，以便于電鍍填充金屬制作金屬插 塞，制作互連結構。下面結合說明書附圖，對本發明雙鑲嵌結構形成方法的一個具體實施例進行詳細 說明。參考圖8，提供半導體襯底100，在所述半導體襯底100的表面區域內形成金屬布 線層110。所述半導體襯底100可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質和金屬膜的硅襯 底)、分級基片、絕緣體上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其 他元件的一部分)、圖案化或未被圖案化的基片。所述金屬布線層110材料為鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭、銅中的一種或者幾種，其中由于金屬銅具有高熔點、低電阻系數及高抗電子遷移的能力，因此本實施例中，所 述金屬布線層110材料較優選用銅，所述金屬布線層110的形成工藝可以選用公知的物理 氣相沉積工藝或者電鍍工藝，需特別指出的是，上述金屬布線層110的形成工藝需根據金 屬布線層110選用的材料不同而采用不同的工藝，調整不同的工藝參數。參考圖9，在金屬布線層110表面依次形成刻蝕阻擋層120、層間介質層130以及 保護層140。所述刻蝕阻擋層120材料選自摻碳的氮化硅(NDC)，所述阻擋層120厚度為400埃 至500埃。所述阻擋層120用于維護金屬布線層110的穩定性，并且所述摻碳的氮化硅的阻擋層120具有吸水性比較低，介電常數低與后續形成的層間介質層匹配的優點。所述阻擋層120的形成工藝可以選用介質化學氣相沉積設備，具體工藝參數為 反應溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為3. 7托至4. 2托，反應間距為5毫米至8 毫米，功率為200瓦至240瓦，四乙氧基硅烷流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘400 標準立方厘米，氨氣流量為每分鐘650標準立方厘米至每分鐘750標準立方厘米，直至形成 400埃至500埃厚度的阻擋層120。所述層間介質層130材料優選為低介電常數材料，例如本實施例中選自碳摻雜的 氧化硅(Black Diamond, BD)，所述層間介質層130厚度為3500埃至4500埃。所述層間介質層130用于層間介質隔離，所述碳摻雜的氧化硅的層間介質層130 除了具有介電常數低，傳輸延遲小的優點，還具備與阻擋層120選擇刻蝕比高的優點。所述層間介質層130形成工藝可以選用介質化學氣相沉積設備，具體工藝參數 為反應溫度為300攝氏度至400攝氏度，腔室壓力為4托至6托，反應間距為5毫米至9 毫米，功率為400瓦至600瓦，氧氣流量為每分鐘100標準立方厘米至每分鐘300標準立方 厘米，氦氣流量為每分鐘800標準立方厘米至每分鐘1200標準立方厘米，八甲基環化四硅 氧烷流量為每分鐘2000標準立方厘米至每分鐘4000標準立方厘米，直至形成3500埃至 4500埃的層間介質層130。所述保護層140材料為二氧化硅，優選的，本實施例中采用正硅酸乙酯TEOS層通 過低溫氧化的方式形成上述保護層140。可以先采用化學氣相沉積工藝，在層間介質層130的表面形成正硅酸乙酯TE0S， 厚度約為150埃至600埃，然后在200攝氏度至400攝氏度的反應溫度下，通入氧氣進行低 溫氧化，氧氣流量為每分鐘100標準立方厘米至每分鐘300標準立方厘米，直至形成200埃 至500埃的保護層140。。上述形成的保護層140致密性好，能夠與層間介質層130形成更好的界面，并且能 夠防止漏電現象出現。參考圖10，在所述保護層140表面形成第一光刻膠圖形150。所述第一光刻膠圖形150用于定義雙鑲嵌結構中的溝槽圖形。在所述保護層140表面旋涂光刻膠，接著通過曝光將掩膜版上的與接觸孔相對應 的圖形轉移到光刻膠上，然后利用顯影液將相應部位的光刻膠去除，以形成第一光刻膠圖 形 150。參考圖11，以所述第一光刻膠圖形150為掩膜，依次刻蝕保護層140、部分層間介 質層130，形成溝槽151。所述刻蝕工藝可以為公知的等離子體刻蝕或者化學試劑刻蝕，在本實施例中，以 等離子體刻蝕為示范性說明。所述刻蝕工藝選用等離子體刻蝕設備，具體工藝參數為刻蝕設備腔體壓力為10 毫托至50毫托，頂部射頻功率為200瓦至500瓦，底部射頻功率為150瓦至300瓦，C4F8流 量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，CO流量為每分鐘100標準立方厘 米至每分鐘200標準立方厘米，Ar流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘600標準立方 厘米，O2流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，依次刻蝕保護層140、 部分層間介質層130，形成溝槽151。8
參考圖12，去除第一光刻膠圖形150。去除光刻膠圖形工藝可以為公知的光刻膠去除工藝，包括光刻膠去除溶液去除、 等離子轟擊去除等等。在本實施例中，采用等離子轟擊去除工藝去除第一光刻膠圖形150，所述等離子體 轟擊去除工藝具體參數包括刻蝕設備腔體壓力為50毫托至100毫托，射頻功率為300瓦 至500瓦，O2流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘250標準立方厘米，N2流量為每分鐘 20標準立方厘米至每分鐘40標準立方厘米，CO流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘90 標準立方厘米，以上述刻蝕條件去除第一光刻膠圖形150。參考圖13，在所述溝槽151內形成第一底部抗反射層160。所述第一底部抗反射層160可以通過化學氣相沉積填充至溝槽151內，其表面高 度可略低于保護層140的表面，并防止空隙的產生，所述第一底部抗反射層可以選用型號 為GF315的底部抗反射層材料。參考圖14，在保護層140的表面形成第二底部抗反射層161。所述第二底部抗反射層161可以采用旋涂工藝，涂覆于保護層140上，使得形成的 第二底部抗反射層161表面更加平整，此外第二底部抗反射層161可以選用與第一底部抗 反射層160相同的材料，便于降低成本，且使得兩層底部抗反射層之間結合緊密粘附性好。所述旋涂工藝的具體參數為旋涂的加速時間為0. 5秒至1秒，旋涂的轉速為 1200轉/分鐘至2000轉/分鐘，旋涂時間為20秒至50秒，旋涂的減速時間為0. 5秒至1 秒。現有的工藝會在底部抗反射層160表面直接形成定義接觸孔的光刻膠圖形，而由 于層間介質層130為黑鉆石BD等較軟的低介電常數材料，因此刻蝕阻擋層的含氮碳化硅 NDC材質中的氮元素容易擴散并穿過層間介質層130、第一底部抗反射層160直至第二底 部抗反射層161的表面，而污染光刻膠圖形，使得光刻膠的圖形轉移局部失效，影響光刻精 度，導致后續接觸孔的刻蝕效果較差。為此，參考圖15，本發明在所述第二底部抗反射層161表面形成隔離層170以隔離 第二底部抗反射層161和后續形成的光刻膠圖形，阻擋上述氮元素的擴散污染。所述隔離層170材料選自低溫氧化硅材料LT0，低溫氧化硅材料具有薄膜致密， 隔離性能優良的優點，因此所述隔離層170還能夠有效避免在以前工藝中形成的存在于底 部抗反射層和溝槽中的缺陷擴散到后續形成的光刻膠圖形中，提高了形成光刻膠圖形的良 率。所述隔離層170厚度為1000埃至1500埃，形成溫度應當避免引起底部抗反射層 的變性。優選的，本實施例中，隔離層170的形成工藝可以為等離子體輔助增強化學氣相沉 積工藝。所述隔離層170的形成工藝的具體參數為沉積設備腔體壓力為0. 5托至3托，沉 積溫度為200攝氏度至220攝氏度，射頻功率為500瓦至1000瓦，SiH4流量為每分鐘100 標準立方厘米至每分鐘200標準立方厘米，隊0流量為每分鐘10000標準立方厘米至每分鐘 20000標準立方厘米，隊流量為每分鐘1000標準立方厘米至每分鐘2000標準立方厘米，直 至形成厚度為1000埃至1500埃的隔離層170。參考圖16，在所述隔離層170表面形成第二光刻膠圖形180。
在所述隔離層170表面旋涂光刻膠，接著通過曝光將掩膜版上的與第二光刻膠圖 形180相對應的圖形轉移到光刻膠上，然后利用顯影液將相應部位的光刻膠去除，以形成 第二光刻膠圖形180，用于定義雙鑲嵌結構中的接觸孔圖形。參考圖17，以所述第二光刻膠圖形180為掩膜，依次刻蝕隔離層170、第二底部抗 反射層161、第一底部抗反射層160、層間介質層130，直至刻蝕阻擋層120，形成接觸孔191。上述刻蝕隔離層170、第二底部抗反射層161、第一底部抗反射層160、層間介質層 130和阻擋層120的工藝可以為等離子體刻蝕工藝。所述等離子體刻蝕工藝的具體參數為選用等離子體刻蝕設備，刻蝕設備腔體壓 力為10毫托至50毫托，頂部射頻功率為200瓦至500瓦，底部射頻功率為150瓦至300瓦， C4F8流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，CO流量為每分鐘100標準 立方厘米至每分鐘200標準立方厘米，Ar流量為每分鐘300標準立方厘米至每分鐘600標 準立方厘米，O2流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米，依次刻蝕隔離層 190、底部抗反射層160、層間介質層130直至刻蝕阻擋層120，形成接觸孔191。參考圖18，進一步刻蝕接觸孔191底部的刻蝕阻擋層120，打開金屬布線層110。由于刻蝕阻擋層120為含碳氮化硅NDC，與層間介質層130以及金屬布線層110均 具有較大的選擇刻蝕比，且厚度較薄，因此對刻蝕阻擋層120的刻蝕打開金屬布線層110需 要控制其刻蝕速度，以免產生過刻蝕損傷金屬布線層110。參考圖19，去除第二光刻膠圖形180、隔離層170、第二底部抗反射層161以及第一 底部抗反射層160。所述去除第二光刻膠圖形180、第二底部抗反射層161以及第一底部抗反射層160 的工藝可以為灰化工藝；所述去除隔離層170的工藝可以為等離子體刻蝕工藝。在本實施例中，先采用灰化工藝去除第二光刻膠圖形180，直至暴露出隔離層 170，然后采用等離子體刻蝕工藝去除隔離層170，直至暴露出第二底部抗反射層161，再采 用灰化工藝去除第二底部抗反射層161以及第一底部抗反射層160。具體工藝包括為刻蝕設備腔體壓力為50毫托至100毫托，射頻功率為300瓦至 500瓦，O2流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘250標準立方厘米，N2流量為每分鐘20 標準立方厘米至每分鐘40標準立方厘米，CO流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘90標 準立方厘米，去除第二光刻膠圖形180，直至暴露出隔離層170。刻蝕設備腔體壓力為10毫托至50毫托，頂部射頻功率為200瓦至500瓦，底部射 頻功率為150瓦至300瓦，C4F8流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準立方厘米， CO流量為每分鐘100標準立方厘米至每分鐘200標準立方厘米，Ar流量為每分鐘300標準 立方厘米至每分鐘600標準立方厘米，O2流量為每分鐘10標準立方厘米至每分鐘50標準 立方厘米，去除隔離層170，直至暴露出第二底部抗反射層161。刻蝕設備腔體壓力為50毫托至100毫托，射頻功率為300瓦至500瓦，O2流量為 每分鐘50標準立方厘米至每分鐘250標準立方厘米，N2流量為每分鐘20標準立方厘米至 每分鐘40標準立方厘米，CO流量為每分鐘50標準立方厘米至每分鐘90標準立方厘米，一 并去除第二底部抗反射層161以及第一底部抗反射層160，形成雙鑲嵌結構192。進一步的，如圖20所示，可以以金屬布線層110為種子層進行電鍍，在上述雙鑲嵌 結構192內，填充金屬，形成金屬插塞200構成金屬互連結構，所述金屬插塞可以是銅、鋁、鎳、鎢等常用的互連金屬材料。再如圖15所示，本發明基于上述雙鑲嵌結構的形成方法，提供的一種半導體結構 包括半導體襯底100 ；位于所述半導體襯底100上的金屬布線層110 ；位于所述金屬布線層110上的刻蝕阻擋層120 ；位于所述阻擋層120上的層間介質層130 ；位于所述層間介質層130上的保護層 140 ；溝槽151，貫穿所述保護層140并位于所述層間介質層130內；形成于于溝槽151內的第一底部抗反射層160，形成于保護層140表面的第二底部 抗反射層161 ；位于所述第二底部抗反射層161上的隔離層170。其中，所述刻蝕阻擋層120的材料可以為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質量百分 比為50%至60%，C元素質量百分比為10%至20%，N元素質量百分比為25%至30%。所述層間介質層130的材料為低介電常數材料，本實施例中可以為含碳二氧化硅 材料或者黑鉆石材料。所述保護層140的材料可以為正硅酸乙酯通過低溫氧化而形成的二氧化硅或者 氮化硅等材料。所述第一底部抗反射層160應當選用流動性較強，且填充沉積至溝槽時不容易產 生空隙的材料。而第二底部抗反射層170則無具體要求，也可以直接選用與第一底部抗反 射層160相同的材料。所述隔離層170的材料可以選自低溫氧化硅材料或者其他能夠隔離氮元素擴散 的絕緣隔離材料。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域 技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的 保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，包括如下步驟 提供包括有金屬布線層的半導體襯底；在所述金屬布線層上形成依次疊加的刻蝕阻擋層、層間介質層、保護層； 在所述保護層表面形成第一光刻膠圖形；以所述第一光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕所述保護層、部分所述層間介質層，形成溝槽；去除所述第一光刻膠圖形；在所述溝槽內形成第一底部抗反射層；在保護層表面形成第二底部抗反射層； 在所述第二底部抗反射層表面形成隔離層； 在所述隔離層表面形成第二光刻膠圖形；以所述第二光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕所述隔離層、第二底部抗反射層、第一底部抗 反射層、層間介質層和刻蝕阻擋層直至暴露出所述金屬布線層，形成接觸孔；去除所述第二光刻膠圖形、隔離層、第二底部抗反射層以及第一底部抗反射層。
2.如權利要求1所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層材料 為氮摻雜的碳化硅，其中Si元素質量百分比為50%至60%，C元素質量百分比為10%至 20%，N元素質量百分比為25%至30%。
3.如權利要求1所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述層間介質層的材料 為低介電常數材料。
4.如權利要求3所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述層間介質層的材料 包括含碳二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
5.如權利要求1所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述保護層材料為二氧化硅。
6.如權利要求5所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述保護層通過在層間 介質層表面沉積正硅酸乙酯層，并低溫氧化形成。
7.如權利要求1所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述隔離層材料為低溫 氧化硅材料。
8.如權利要求7所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述隔離層的形成工藝 為等離子體輔助增強化學氣相沉積工藝。
9.如權利要求1所述的雙鑲嵌結構的形成方法，其特征在于，所述第一底部抗反射層 通過沉積填充形成，第二底部抗反射層通過旋涂工藝形成。
10.一種半導體結構，其特征在于，包括 半導體襯底；位于所述半導體襯底上的金屬布線層；位于所述金屬布線層上的刻蝕阻擋層；位于所述阻擋層上的層間介質層；位于所述層間介質層上的保護層；溝槽，貫穿所述保護層并位于所述層間介質層內；第一底部抗反射層，形成于所述溝槽內；第二底部抗反射層，形成于保護層表面；位于所述第二底部抗反射層上的隔離層。
11.如權利要求10所述的半導體結構，其特征在于，所述刻蝕阻擋層材料為氮摻雜的 碳化硅，其中Si元素質量百分比為50%至60%，C元素質量百分比為10%至20%，N元素 質量百分比為25%至30%。
12.如權利要求10所述的半導體結構，其特征在于，所述層間介質層的材料為低介電 常數材料。
13.如權利要求10所述的半導體結構，其特征在于，所述層間介質層的材料包括含碳 二氧化硅材料或者黑鉆石材料。
14.如權利要求10所述的半導體結構，其特征在于，所述保護層材料為正硅酸乙酯通 過低溫氧化而形成的二氧化硅。
15.如權利要求10所述的半導體結構，其特征在于，所述隔離層材料選自低溫氧化硅 材料。
全文摘要
一種雙鑲嵌結構的形成方法、半導體結構，其中雙鑲嵌結構形成方法包括提供包括有金屬布線層的半導體襯底；在金屬布線層上形成刻蝕阻擋層、層間介質層、保護層；在保護層表面形成第一光刻膠圖形；以第一光刻膠圖形為掩膜，依次刻蝕保護層、部分層間介質層，形成溝槽；去除第一光刻膠圖形；在溝槽內形成第一底部抗反射層；在保護層表面形成第二底部抗反射層；在第二底部抗反射層表面形成隔離層；在隔離層表面形成第二光刻膠圖形；以第二光刻膠圖形為掩膜，刻蝕直至暴露出金屬布線層，形成接觸孔；去除第二光刻膠圖形、隔離層、第二底部抗反射層以及第一底部抗反射層。本發明可以避免出現接觸孔擊穿，提高光刻精度。
文檔編號H01L23/522GK102054761SQ20091019859
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者王琪 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司