[發明專利]金屬互連結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201711243083.7
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108054137B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王賀瑩;黃冠群;陳廣龍
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

本發明提供一種金屬互連結構及其制作方法，在一襯底上形成有至少一層金屬互連層，在所述金屬互連層上形成介質層，對所述介質層進行刻蝕形成通孔，在所述通孔中填充金屬形成通孔結構，在所述介質層及通孔結構上形成鋁襯墊層。本發明中鋁襯墊層既可以作為襯墊又可以作為頂層金屬層，省去頂層金屬層和再分布通孔層，精簡了工藝流程，降低了生產成本。同時鋁襯墊層厚度的降低，減少了鋁襯墊表面須狀缺陷，減小對后續工藝的影響。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種金屬互連結構及其制作方法。

背景技術

在半導體后段工藝中，可根據不同需要在半導體襯底上設置多層金屬互連結構，每層金屬互連結構包括金屬互連線和絕緣層，在絕緣層內形成溝槽和通孔，然后在所述溝槽和通孔內沉積金屬，沉積的金屬即為金屬互連線，一般選用銅作為金屬互連線材料。然后在上述結構的基礎上沉積鋁襯墊，頂層互連結構與鋁襯墊鍵合，為后續的封裝制程作準備。

現有金屬互連結構中，頂層金屬層102通過填鋁的再分布通孔層103與鋁襯墊層104連接，與前層金屬互連層100的連接則通過通孔結構101實現。結構如圖1所示。其過程包括以下步驟：

1.提供一襯底，所述襯底上形成有至少一層金屬互連層100，在所述金屬互連層上依次形成第一刻蝕終止層110、第一絕緣層120、第二刻蝕終止層130和第二絕緣層140。所述金屬互連層100(圖1中未全示)包括介質層與形成于所述介質層中的金屬層；

2.采用光罩掩膜技術，依次刻蝕第二絕緣層140、第二刻蝕終止層130、第一絕緣層120和第一刻蝕終止層110，至顯露出前層金屬互連層100中的金屬層，形成金屬通孔和金屬溝槽；

3.在所述金屬通孔和金屬溝槽中填入金屬銅，并采用化學機械研磨(CMP)進行平坦化，使所述填銅的金屬溝槽的上表面與所述第二絕緣層140的上表面平齊，形成通孔結構101和頂層金屬層102；

4.在所述頂層金屬層102和第二絕緣層140上依次形成第三刻蝕終止層150和第三絕緣層160；

5.采用光罩掩膜技術，依次刻蝕第三絕緣層160和第三刻蝕終止層150，形成再分布通孔；

6.在所述再分布通孔和第三絕緣層上沉積鋁層，形成再分布通孔層103；

7.采用光罩掩膜技術，在所述鋁層上刻蝕形成鋁襯墊層104。

上述金屬互連工藝中，在步驟2，5，7中都用到光罩掩膜技術，工藝流程繁瑣，同時由于鋁作為襯墊使用，其關鍵尺寸較大，鋁沉積的厚度也較厚。鋁襯墊越厚，鋁襯墊的應力也就越大，沉積鋁襯墊后，在鋁襯墊表面須狀缺陷(whisker defect)也會加劇，須狀缺陷的尺寸足夠大時，會導致相鄰鋁襯墊短路，而且在后續金屬化圖形蝕刻工藝過程中，導致蝕刻不干凈，影響良率。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種金屬互連結構的制作方法，具體步驟如下：

S01：提供一襯底，所述襯底上形成有至少一層金屬互連層，在所述金屬互連層上形成介質層；

S02：對所述介質層進行刻蝕形成通孔，在所述通孔中填充金屬形成通孔結構；

S03：在所述介質層及通孔結構上形成鋁襯墊層。

進一步的，步驟S01中所述介質層包括刻蝕終止層和絕緣層。

進一步的，步驟S02中在所述通孔中填充金屬，所述金屬為金屬銅或含銅金屬。

進一步的，步驟S02中在所述通孔填充金屬后，進行化學機械研磨。

進一步的，步驟S02中所述通孔暴露出所述金屬互連層。