[发明专利]金属互连结构及其制作方法

说明书

本发明提供了一种金属互连结构及其制作方法，所述方法包括：提供一衬底，在衬底上依次形成第一绝缘层与介质层，形成多个第一凹槽在介质层内，第一凹槽暴露出部分第一绝缘层，形成第二绝缘层，第二绝缘层覆盖第一凹槽的侧壁及底部，刻蚀第一凹槽内的第二绝缘层、第一绝缘层以及部分衬底，以形成第二凹槽，第二凹槽侧壁上的第二绝缘层的顶表面低于第二凹槽的顶表面，使得第二凹槽顶部的开口尺寸大于第二凹槽其余位置处的开口尺寸，以及，形成金属层在第二凹槽内，在第二凹槽内形成金属层时，由于顶部的开口尺寸增大，能够增加金属填充时顶部悬垂效应的窗口，降低孔洞形成的可能，从而提高半导体器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种金属互连结构及其制作方法。

背景技术

金属互连结构，是半导体器件不可或缺的结构。在半导体制造过程中，形成的金属互连结构的质量对半导体器件的性能及半导体制造成本有很大影响。

在现有技术的金属互连结构形成方法中，一般首先在半导体器件结构上沉积介质层，随后进行刻蚀以形成凹槽或接触孔图案，最后在形成有凹槽或接触孔的结构上沉积金属，金属填满所述凹槽或接触孔。

然而，金属大多使用物理沉积的方法生长填充，其本身固有的各向同性特性会在介质层顶端形成悬垂物。随着半导体技术向小尺寸方向发展，这种特性越来越敏感，金属填充极容易因悬垂物封口而在凹槽或接触孔内形成孔洞，从而极大影响了半导体器件的性能。

因此，希望提供一种能够有效地消除凹槽部分的金属互连结构中的孔洞的金属互连结构形成方法及金属互连结构。

发明内容

基于以上所述的问题，本发明的目的在于提供一种金属互连结构及其制作方法，降低孔洞缺陷的产生，提高半导体器件的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种金属互连结构的制作方法，包括：

提供一衬底，在所述衬底上依次形成第一绝缘层与介质层；

形成多个第一凹槽在所述介质层内，所述第一凹槽暴露出部分所述第一绝缘层；

形成第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述第一凹槽的侧壁及底部；

刻蚀所述第一凹槽内的所述第二绝缘层、所述第一绝缘层以及部分所述衬底，以形成第二凹槽，所述第二凹槽侧壁上的所述第二绝缘层的顶表面低于所述第二凹槽的顶表面，使得所述第二凹槽顶部的开口尺寸大于所述第二凹槽其余位置处的开口尺寸；以及，

形成金属层在所述第二凹槽内。

可选的，在所述金属互连结构的制作方法中，形成金属层之前还包括：形成阻挡层在所述第二凹槽的侧壁及底部。

可选的，在所述金属互连结构的制作方法中，形成金属层的步骤包括：

填充金属层在所述第二凹槽内，且所述金属层覆盖所述介质层；

平坦化所述金属层至暴露出所述第二绝缘层。

可选的，在所述金属互连结构的制作方法中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的材质相同。

可选的，在所述金属互连结构的制作方法中，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层均为氮化硅层，所述介质层为氧化硅层。

可选的，在所述金属互连结构的制作方法中，形成多个第一凹槽的步骤包括：

依次形成硬掩膜层与图形化的光刻胶层在所述介质层上；

以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层以形成多个暴露所述介质层的开口；

去除所述图形化的光刻胶层；

以形成有开口的所述硬掩膜层为掩膜，刻蚀所述介质层，以形成多个第一凹槽；以及，