互连结构的制作方法技术

一种互连结构的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成低K介质层；在所述低K介质层上形成硬掩膜层；形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口；在形成所述开口后，进行退火工艺；在所述退火工艺后，以所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，以形成接触孔；采用金属填充满所述接触孔。所述互连结构的制作方法能够减小器件的RC延迟，提高了器件的开关速度，从而满足运用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种互连结构的制作方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸越来越小，互连结构的RC延迟效应对器件的开启速度影响越来越大。为了减小RC延迟效应，现有技术用电阻率小的铜代替电阻率大的铝，以减小金属互连线的电阻；并且，利用低介电材料(K值小于氧化硅)来取代传统的氧化硅，以减小金属互连线间的电容。由于金属铜难以刻蚀，现有技术利用双镶嵌工艺制作铜互连结构。参考图1～图3，为现有技术的铜互连结构制作方法剖面结构示意图。首先，请参考图1，提供半导体衬底100。在所述半导体衬底100上依次形成低K介质层110和硬掩膜层120，硬掩膜层120具有贯穿自身厚度的开口130，开口130暴露低K介质层110上表面。然后，请参考图2，以硬掩膜层120为掩模，沿开口130刻蚀低K介质层110，以在低K介质层110内形成接触孔140。图中虽未显示，但在形成接触孔140时，还可以在低K介质层110内形成沟槽(未示出)，所述沟槽可以与接触孔140部分重叠，以便在后续填充铜金属后能够形成双镶嵌铜互连结构。接着，可以去除图1所示位于低K介质层110上方的硬掩膜层120。之后，请参考图3，在所述接触孔140和所述沟槽内填充铜金属，并进行平坦化工艺，使得所述接触孔140内充满铜金属，形成接触插塞150。而所述沟槽内也充满铜金属，形成铜金属互连线。接触插塞150和未示出的铜金属>互连线构成双镶嵌铜互连结构。然而，现有铜互连结构的制作方法形成的器件开关速度慢，无法满足应用需求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种互连结构的制作方法，以减小器件的RC延迟，提高了器件的开关速度，从而满足运用需求。为解决上述问题，本专利技术提供一种互连结构的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成低K介质层；在所述低K介质层上形成硬掩膜层；形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口；在形成所述开口后，进行退火工艺；在所述退火工艺后，以所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，以形成接触孔；采用金属填充满所述接触孔。可选的，所述退火工艺采用的温度范围为300℃～500℃。可选的，所述退火工艺采用的退火时间为100s～1000s。可选的，所述退火工艺采用的压力为1Torr～10Torr。可选的，所述硬掩膜层的材料包括TiN、Ti和CuN的至少其中之一。可选的，所述硬掩膜层的厚度范围为可选的，在形成所述开口之后，且在进行所述退火工艺之前，还包括对所述开口进行清洗的步骤。可选的，形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口包括以下步骤：在所述硬掩膜层上形成图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩膜层，以形成所述开口；在形成所述开口后，去除所述光刻胶层。可选的，在形成所述硬掩膜层前，还包括在所述低K介质层上形成帽盖层的步骤，所述硬掩膜层形成在所述帽盖层上。可选的，在所述半导体衬底上形成所述低K介质层前，还包括在所述半导体衬底上形成刻蚀停止层的步骤，所述低K介质层形成在所述刻蚀停止层上。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案中，先形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口，然后进行退火工艺，在所述退火工艺后，再以所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，以形成接触孔，最后采用金属填充满所述接触孔。退火工艺能够使得硬掩膜层内的晶粒重新排除，消除晶粒之间的应力，从而消除硬掩膜层形成过程中对低K介质层之间的应力作用。并且，由于退火工艺在硬掩膜层中形成开口之后进行，因此退火工艺还能够消除硬掩膜层因形成开口而对低K介质层造成的新的应力作用，保证后续沿所述开口刻蚀低K介质层形成接触孔时，所形成的接触孔形貌良好，并且呈上宽下窄的漏斗形，有利于后续金属的填充，而不出现摇摆倾斜现象。因此后续能够形成质量良好的互连结构，减小等互连结构的电阻，从而减小了器件的RC时间常数，提高了器件的性能，满足了应用的需求。进一步，所述退火工艺采用的温度范围可以为300℃～500℃。退火工艺采用的温度需要控制在300℃以上，以保证硬掩膜层的应力作用得到充分消除。通常退火温度越高，消除应力效果越好，但是温度如果高于500℃，会影响产品的热预算。附图说明图1至图3是现有互连结构的制作方法各步骤对应结构示意图；图4至图7是本专利技术实施例提供的互连结构的制作方法各步骤对应结构示意图。具体实施方式现有互连结构的制作方法所形成的器件开关速度较慢，无法满足工艺要求。造成器件开关速度慢的原因是：器件的RC时间常数大。而造成RC时间常数大的原因是：现有方法形成的接触孔出现摇摆倾斜现象(wiggling)，如图2所示。所述摇摆倾斜导致部分接触孔的顶部变窄，进而导致相应接触孔在填充时出现困难，填充后形成的相应接触插塞的宽度也随之减小(如图3所示，左右两个接触插塞150宽度明显小于中间接触插塞150宽度)，并且形成的接触插塞内部也易出现空洞(void，未标注，如图3中右边的接触插塞150左下角空白所示)。由于互连线和接触插塞的尺寸不均匀，并且易出现空洞，因此增加了互连结构的电阻，从而增大了器件的RC时间常数，降低了器件的反应速度，最终影响器件的性能。进一步分析得到，接触孔出现摇摆倾斜的原因是：硬掩膜层与位于其下方的低K介质层之间存在较大的应力，在后续刻蚀低K介质层以形成的接触孔和沟槽时，在相应的应力作用下，接触孔和沟槽的侧壁会发生形变，导致接触孔和沟槽的侧壁在压力作用下向其中一侧摇摆倾斜。因此，部分接触孔和沟槽的顶部宽度减小，填充时易出现空洞，形成的接触插塞和互连线电阻增大，从而增大了器件的RC时间常数，影响了器件的开关速度。为此，本专利技术提供一种互连结构的制作方法，所述方法在形成硬掩膜层的开口之后，增加了一道退火工艺，在所述退火工艺后，才对所述低K介质层进行刻蚀。所增加的退火工艺能够消除硬掩膜层与低K介质层之间的应力作用。保证后续沿所述开口刻蚀低K介质层形成接触孔时，所形成的接触孔形貌良好，并且呈上宽下窄的漏斗形，而不出现摇摆倾斜现象。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。本专利技术实施例提供一种互连结构的制作方法，请结合参考图4至图7。请参考图4，提供半导体衬底(未示出)，在所述半导体衬底上形成刻蚀停止层200。在刻蚀停止层20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连结构的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成低K介质层；在所述低K介质层上形成硬掩膜层；形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口；在形成所述开口后，进行退火工艺；在所述退火工艺后，以所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，以形成接触孔；采用金属填充满所述接触孔。

【技术特征摘要】
1.一种互连结构的制作方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成低K介质层；
在所述低K介质层上形成硬掩膜层；
形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口；
在形成所述开口后，进行退火工艺；
在所述退火工艺后，以所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K
介质层，以形成接触孔；
采用金属填充满所述接触孔。
2.如权利要求1所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述退火工艺采
用的温度范围为300℃～500℃。
3.如权利要求1所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述退火工艺采
用的退火时间为100s～1000s。
4.如权利要求1所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述退火工艺采
用的压力为1Torr～10Torr。
5.如权利要求1所述的互连结构的制作方法，其特征在于，所述硬掩膜层的
材料包括TiN、Ti和CuN的至少其中之一。
6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俊卿，何其暘，胡敏达，曹轶宾，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31