专利名称：埋置布线结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有单镶嵌结构的埋置布线及其形成方法，具体涉及具有高可靠性电连接的埋置布线结构及其形成方法。
由于半导体器件小型化和高集成度的要求，半导体器件的布线制作得越来越细且多层化。
为此，通常的做法是采用一种所谓的镶嵌工艺，在介质膜的沟槽中形成埋置金属布线，代替在介质膜上形成布线。
下面结合
图1A-1E介绍形成具有单镶嵌结构的埋置金属布线的常规方法，图1A-1E是在制造的各连续步骤具有单镶嵌结构的晶片的剖面图。
如1A所示，在衬底10上依次形成介质层11、布线层12、第一层间介质膜13和腐蚀停止层14。
然后，形成穿过腐蚀停止层14和第一层间介质膜13到达布线层12的通孔18，如图1B所示。
用溅射形成的钨(W)作为导电膜填充通孔18，深腐蚀去掉腐蚀停止层14上的W膜，留下通孔栓塞20，如图1C所示。
然后，在腐蚀停止层14上形成第二层间介质膜22，在介质膜22上形成光刻胶膜(未示出)，并构图制作掩模。采用该掩模，选择性腐蚀介质膜22，在其中形成布线槽24，并去掉光刻胶膜(图1D)。
然后，在包括布线槽24的侧壁和底壁的介质膜22上淀积例如由铝或铜制成的低电阻金属膜，并去掉介质膜22上的金属膜，留下具有单镶嵌结构的埋置布线26(图1E)。
然而，在利用上述的常规方法形成具有单镶嵌结构的埋置布线时，在通孔栓塞和布线槽间易出现不精确的位置对准。结果，可能会在通孔栓塞和布线槽间产生不良的电连接。在形成所谓的无边界通孔结构时，埋置布线的宽度减小到与通孔栓塞一样窄，以实现半导体器件的小型化和高集成度，此时该问题更明显。
从上述问题考虑，本发明的目的是提供一种具有高电连接可靠性的单镶嵌结构的埋置布线及其形成方法。
一方面，本发明提供一种埋置布线结构，该结构包括衬底；依次形成的覆盖于衬底上的第一布线层、第一层间介质膜、腐蚀停止层和其中具有布线槽的第二层间介质膜；穿过第二层间介质膜、腐蚀停止层和第一层间介质膜到达第一布线层的通孔栓塞；埋置于布线槽中与通孔栓塞的上部侧壁接触的第二布线层。
另一方面，本发明提供一种形成埋置布线结构的方法，该方法包括以下步骤形成覆盖于衬底上的第一布线层；在第一布线层上依次形成第一层间介质膜、腐蚀停止层和第二层间介质膜；形成穿过第二层间介质膜、腐蚀停止层和第一层间介质膜达到第一布线层的通孔；在通孔中形成通孔栓塞；构图第二层间介质膜，形成布线槽，露出通孔栓塞的上部侧壁；形成与接触栓塞的上部侧壁接触的第二布线层。
根据本发明，由于埋置布线和通孔栓塞彼此以较大的表面积接触，几乎不发生不良电连接，电连接的可靠性比常规连接结构显著提高。
如果布线槽和通孔栓塞具有相同宽度，本发明可以获得特别有效的性能。
可用于本发明的金属膜的低电阻金属包括但不限于铝和铜。还可以采用包括这些金属之一的合金。
从以下介绍中可以更清楚本发明的上述和其它目的、特点及优点。
图1A-1E是展示形成埋置布线结构的常规方法各连续步骤中的晶片的剖面示意图。
图2A-2E是展示根据本发明实施例形成埋置布线结构的方法各连续步骤中的晶片的剖面示意图。
图3A和3B分别是展示图2D和2E的结构的局部剖面透视图。
下面结合各附图更具体地介绍本发明。实施例1如图2A所示，在硅衬底27上依次形成介质膜29、第一布线层28、第一层间介质膜30、由氮化硅制成的腐蚀停止层32和第二层间介质膜34。
然后，形成穿过第二层间介质膜34、腐蚀停止层32和第一层间介质膜30到达第一布线层28的通孔36，如图2B所示。
用溅射形成的钨(W)作导电膜填充通孔36，在该工艺期间，钨膜还形成在第二层间介质膜34的表面上。然后深腐蚀去掉钨膜，留下在通孔36中的通孔栓塞40，如图2C所示。
然后，在第二层间介质膜34上形成光刻胶膜(未示出)，并将之构图形成掩模图形。利用该掩模，选择性腐蚀介质膜34，毗连通孔栓塞40形成布线槽44，如图2D所示。该腐蚀因腐蚀停止层32而自动停止。
如该阶段的三维结构(图3A)所示，通孔栓塞40的上部背面和上部侧壁在布线槽44中露出，而布线槽44与通孔栓塞40具有相同的宽度。
然后，在包括第二层间介质膜34和通孔栓塞40及布线槽的上表面的整个表面上，溅射由例如铝和铜等低电阻金属制成的金属膜。然后，利用CMP工艺，去掉第二层间介质膜34和通孔栓塞上的金属膜，形成图2E和3B所示的具有镶嵌结构的埋置布线层48。
由于本实施例所得的具有单镶嵌结构的埋置布线层48与通孔栓塞40的上部背壁和上部侧壁以较大表面积接触，所以即使通孔栓塞和布线槽间发生不精确的位置对准，也几乎不会发生不良的电连接。因此，电连接的可靠性比常规连接结构显著提高。
由于介绍的上述实施例仅仅是为了举例说明，所以本发明不限于上述实施例，所属领域的技术人员容易对本发明进行各种改形或替代，而不脱离本发明范围。
权利要求
1.一种埋置布线结构，包括衬底；依次形成的覆盖于所说衬底上的第一布线层、第一层间介质膜、腐蚀停止层和其中具有布线槽的第二层间介质膜；通孔栓塞，其穿过所说第二层间介质膜、所说腐蚀停止层和所说第一层间介质膜到达所说第一布线层；以及埋置于所说布线槽中与所说通孔栓塞的上部侧壁接触的第二布线层。
2.根据权利要求1的埋置布线结构，其中所说布线槽和所说通孔栓塞具有相同的宽度。
3.根据权利要求1的埋置布线结构，其中所说腐蚀停止层由氮化硅制成。
4.根据权利要求1的埋置布线结构，其中所说通孔栓塞由钨或钨合金制成。
5.根据权利要求1的埋置布线结构，其中所说第二布线层由铝、铜或包括这些金属之一的合金制成。
6.一种形成埋置布线结构的方法，包括以下步骤形成覆盖于衬底上的第一布线层；在第一布线层上依次形成第一层间介质膜、腐蚀停止层和第二层间介质膜；形成穿过所说第二层间介质膜、所说腐蚀停止层和所说第一层间介质膜到达所说第一布线层的通孔；在所说通孔中形成通孔栓塞；构图所说第二层间介质膜，形成露出所说通孔栓塞的上部侧壁的布线槽；及形成与所说接触栓塞的上部侧壁接触的第二布线层。
7.根据权利要求6的形成埋置布线结构的方法，其中所说腐蚀停止层由氮化硅制成。
8.根据权利要求6的形成埋置布线结构的方法，其中所说构图步骤被所说腐蚀停止层终止。
9.根据权利要求6的形成埋置布线结构的方法，其中所说第二布线层形成步骤包括化学机械抛光所说第二层间介质膜上的金属膜的步骤。
全文摘要
公开了一种埋置布线结构,该结构包括:依次形成于第一布线层上的第一层间介质膜、腐蚀停止层和第二层间介质膜,其中第二布线层形成为与通孔栓塞的侧壁接触。由于该结构中第二布线层和通孔栓塞彼此以较大表面积接触,所以几乎不会产生不良电连接。
文档编号H01L23/52GK1247383SQ9911957
公开日2000年3月15日 申请日期1999年9月3日 优先权日1998年9月4日
发明者菊田邦子 申请人:日本电气株式会社