金屬互連結構形成方法和金屬互連結構的製作方法
2023-09-20 15:59:40
專利名稱：金屬互連結構形成方法和金屬互連結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，更具體地說，本發明涉及一種金屬互連結構形成方法和根據該金屬互連結構形成方法製成的金屬互連結構。
背景技術：
金屬互連結構是半導體器件中不可或缺的結構。因此，在半導體製造過程中，金屬互連結構的形成是很重要的，它對半導體器件的性能以及半導體製造成本有著很大影響。在現有技術的金屬互連結構形成方法中，例如對於0. 35um的功率MOS電晶體器件，一般首先在形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積金屬間介質，隨後進行刻蝕以形成接觸孔圖案，最後在形成有接觸孔的結構上例如通過濺射而沉積金屬。但是，該製造過程存在一個問題，即，沉積在接觸孔區域中的金屬會形成空隙，即金屬中存在空白部分。圖1示意性地示出了根據現有技術的金屬互連結構形成方法製成的金屬互連結構的示意圖。如圖1所示，其中標號V示意性地示出了金屬互連結構中的空隙。需要說明的是，雖然以橢圓結構示出了空隙結構，但是實際上空隙很可能是橢圓以外的其它形狀。金屬互連結構中的空隙V極大影響了器件的性能，並且在某些情況下會引起器件的失效和功能紊亂。因此，希望能夠提供一種能夠有效地消除接觸孔部分的金屬互連結構中的空隙的金屬互連結構形成方法及金屬互連結構。
發明內容
因此，本發明的一個目的就是提供一種能夠有效地消除接觸孔部分的金屬互連結構中的空隙的金屬互連結構形成方法及金屬互連結構。根據本發明第一方面，提供了一種金屬互連結構形成方法，其包括金屬間介質沉積步驟，用於在形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積金屬間介質；接觸孔圖案形成步驟，用於對金屬間介質進行刻蝕以形成接觸孔圖案，金屬層形成步驟，用於在形成有接觸孔圖案的結構上形成金屬層；刻蝕步驟，用於所形成的金屬層進行刻蝕；以及金屬層再形成驟，用於在刻蝕後的金屬層上再次形成金屬覆蓋層。根據本發明第一方面的金屬互連結構形成方法，通過兩次形成金屬層以及兩次形成金屬之間的刻蝕，可以有效地消除接觸孔部分的金屬互連結構中的空隙，並且使得所形成的金屬互連結構更加均勻。 優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述金屬層中的金屬為鋁和/或銅。優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，金屬層形成步驟通過濺射金屬形成所述金屬層。優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述刻蝕步驟通過幹法刻蝕來刻蝕所述金屬層。
優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述金屬層與所述金屬覆蓋層具有相同的材料。優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積有氮化矽膜層。優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述接觸孔圖案形成步驟還對所述氮化矽膜層進行刻蝕。優選地，在上述金屬互連結構形成方法中，所述金屬互連結構形成方法被用於製造0. ;35um的功率器件。根據本發明第二方面，提供了一種金屬互連結構，其採用根據本發明第一方面的金屬互連結構形成方法而製成。其中所述金屬互連結構被用於半導體器件，例如金屬氧化物半導體器件M0S。由於採用了根據本發明第一方面所述的金屬互連結構形成方法，因此，本領域技術人員可以理解的是，根據本發明第二方面的金屬互連結構同樣能夠實現根據本發明的第一方面的金屬互連結構形成方法所能實現的有益技術效果。即，可以有效地消除接觸孔部分的金屬互連結構中的空隙，並且使得所形成的金屬互連結構更加均勻。
結合附圖，並通過參考下面的詳細描述，將會更容易地對本發明有更完整的理解並且更容易地理解其伴隨的優點和特徵，其中圖1示意性地示出了根據現有技術的金屬互連結構形成方法製成的金屬互連結構的示意圖。圖2示意性地示出了根據本發明實施例的金屬互連結構形成方法的流程圖。圖3示意性地示出了形成有有源區結構的半導體器件結構的示圖。圖4示意性地示出了在圖2所述的金屬間介質沉積步驟之後得到的結構的示圖。圖5示意性地示出了在圖2所述的接觸孔圖案形成步驟之後得到的結構的示圖。圖6示意性地示出了在圖2所述的金屬層形成步驟之後得到的結構的示圖。圖7示意性地示出了在圖2所述的刻蝕步驟之後得到的結構的示圖。圖8示意性地示出了在圖2所述的金屬層再形成驟之後得到的結構的示圖。需要說明的是，附圖用於說明本發明，而非限制本發明。注意，表示結構的附圖可能並非按比例繪製。並且，附圖中，相同或者類似的元件標有相同或者類似的標號。
具體實施例方式為了使本發明的內容更加清楚和易懂，下面結合具體實施例和附圖對本發明的內容進行詳細描述。圖2所示的根據本發明實施例的金屬互連結構形成方法，其包括如下步驟。金屬間介質沉積步驟Si，用於在圖3所示的形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積金屬間介質。在某些情況下，其中形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積有氮化矽膜層，圖2即示出了這種情況，即在襯底100的兩個器件有源區102、104上塗覆有氮化矽膜層110。但是，本領域技術人員來說可以理解的是，氮化矽膜層110的存在僅僅是優選的，而並非必須的，在不存在氮化矽膜層110的情況下，同樣能夠實現本發明。圖4示意性地示出了在圖2所述的金屬間介質沉積步驟之後得到的結構的示圖。 在氮化矽膜層110上形成了金屬間介質層120。接觸孔圖案形成步驟S2，用於對金屬間介質進行刻蝕以形成接觸孔圖案130，並且，在形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積有氮化矽膜層的情況下，所述接觸孔圖案130形成步驟還對所述氮化矽膜層進行刻蝕。圖5示意性地示出了在圖2所述的接觸孔圖案130形成步驟之後得到的結構的示圖。即，對金屬間介質層120和氮化矽膜層110進行刻蝕，從而得到通孔用於金屬層間的互連，或者用於金屬層與器件間的互連。金屬層形成步驟S3，用於在形成有接觸孔圖案130的結構上形成金屬層140 ；其中金屬層中的金屬為鋁和/或銅。並且，金屬層形成步驟可通過濺射金屬形成所述金屬層 140。圖6示意性地示出了在圖2所述的金屬層形成步驟之後得到的結構的示圖。可以看出，在金屬層形成步驟S3中形成的金屬層140的接觸孔區域中的開口形成是上小下大的不規整形狀，對於後續的流程，如果該金屬層140的形狀未被處理，則容易形成現有技術中存在的空隙V(如圖1所示)。因此，在金屬層形成步驟S3之後執行刻蝕步驟S4，用於所形成的金屬層140進行刻蝕，例如，刻蝕步驟通過幹法刻蝕來刻蝕所述金屬層140。但是，本領域技術人員來說可以理解的是，刻蝕步驟並不限於幹法刻蝕，還可以採用例如溼法刻蝕。圖7示意性地示出了在圖2所述的刻蝕步驟之後得到的結構的示圖。如圖所示， 刻蝕後的接觸孔區域中的開口結構為上大下小的結構，對於後續工藝不會造成不利影響。金屬層再形成驟S5，用於在刻蝕後的金屬層上再次形成金屬覆蓋層；其中所述金屬層與所述金屬覆蓋層具有相同的材料。圖8示意性地示出了在圖2所述的金屬層再形成驟之後得到的結構的示圖。在該金屬層再形成驟S5中，由於接觸孔區域的金屬層是一種上寬下窄的開口結構，所以可以有利地通過保形的方式進一步形成已有金屬層上的金屬覆蓋層，該金屬覆蓋層與在刻蝕步驟S4之後得到的金屬層結構完全組合在一起，總體形成一個金屬互連層。實際上，可以說，通過保形的方式形成金屬覆蓋層，使得刻蝕步驟S4之後得到的金屬層140變厚。由此，完成了圖2所示的根據本發明實施例的金屬互連結構形成方法。並且，優選地，上述金屬互連結構形成方法尤其有利於用於製造0. 35um的功率器件。需要說明的是，上述金屬互連結構形成方法顯然同樣適合於製造功率器件之外的其它類型器件。並且，上述金屬互連結構形成方法顯然可以用於製造0. 35um之外的其它類型的器件。此外，本領域技術人員來說可以理解的是，雖然以上述流程中的各個步驟說明了本發明，但是本發明並不排除除了上述步驟之外其它步驟的存在。本領域技術人員來說可以理解的是，可在不脫離本發明的範圍的情況下，可以在所描述的步驟中加入其它步驟以形成其它結構或者實現其它目的。可以理解的是，雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例並非用以限定本發明。對於任何熟悉本領域的技術人員而言，在不脫離本發明技術方案範圍情況下， 都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種金屬互連結構形成方法，其特徵在於包括金屬間介質沉積步驟，用於在形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積金屬間介質；接觸孔圖案形成步驟，用於對金屬間介質進行刻蝕以形成接觸孔圖案， 金屬層形成步驟，用於在形成有接觸孔圖案的結構上形成金屬層； 刻蝕步驟，用於所形成的金屬層進行刻蝕；以及金屬層再形成驟，用於在刻蝕後的金屬層上再次形成金屬覆蓋層。
2.根據權利要求1所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述金屬層中的金屬為鋁和/或銅。
3.根據權利要求1或2所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中金屬層形成步驟通過濺射金屬形成所述金屬層。
4.根據權利要求1或2所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述刻蝕步驟通過幹法刻蝕來刻蝕所述金屬層。
5.根據權利要求1或2所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述金屬層與所述金屬覆蓋層具有相同的材料。
6.根據權利要求1或2所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積有氮化矽膜層。
7.根據權利要求6所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述接觸孔圖案形成步驟還對所述氮化矽膜層進行刻蝕。
8.根據權利要求1或2所述的金屬互連結構形成方法，其特徵在於，其中所述金屬互連結構形成方法被用於製造0. 35um的功率器件。
9.一種金屬互連結構，其特徵在於採用根據權利要求1至7之一所述的金屬互連結構形成方法製成。
10.根據權利要求8所述的金屬互連結構，其特徵在於，其中所述金屬互連結構被用於金屬氧化物半導體器件。
全文摘要
本發明提供了一種金屬互連結構形成方法和金屬互連結構。根據本發明的金屬互連結構形成方法包括金屬間介質沉積步驟，用於在形成有有源區結構的半導體器件結構上沉積金屬間介質；接觸孔圖案形成步驟，用於對金屬間介質進行刻蝕以形成接觸孔圖案，金屬層形成步驟，用於在形成有接觸孔圖案的結構上形成金屬層；刻蝕步驟，用於所形成的金屬層進行刻蝕；以及金屬層再形成驟，用於在刻蝕後的金屬層上再次形成金屬覆蓋層。根據本發明，通過兩次形成金屬層以及兩次形成金屬之間的刻蝕，可以有效地消除接觸孔部分的金屬互連結構中的空隙，並且使得所形成的金屬互連結構更加均勻。
文檔編號H01L21/768GK102184890SQ20111010315
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者牟善勇, 譚璜 申請人:上海宏力半導體製造有限公司