金属互连结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种金属互连结构及其制作方法，在一衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层，对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构，在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。本发明专利技术中铝衬垫层既可以作为衬垫又可以作为顶层金属层，省去顶层金属层和再分布通孔层，精简了工艺流程，降低了生产成本。同时铝衬垫层厚度的降低，减少了铝衬垫表面须状缺陷，减小对后续工艺的影响。

【技术实现步骤摘要】
金属互连结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属互连结构及其制作方法。
技术介绍
在半导体后段工艺中，可根据不同需要在半导体衬底上设置多层金属互连结构，每层金属互连结构包括金属互连线和绝缘层，在绝缘层内形成沟槽和通孔，然后在所述沟槽和通孔内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，一般选用铜作为金属互连线材料。然后在上述结构的基础上沉积铝衬垫，顶层互连结构与铝衬垫键合，为后续的封装制程作准备。现有金属互连结构中，顶层金属层102通过填铝的再分布通孔层103与铝衬垫层104连接，与前层金属互连层100的连接则通过通孔结构101实现。结构如图1所示。其过程包括以下步骤：1.提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层100，在所述金属互连层上依次形成第一刻蚀终止层110、第一绝缘层120、第二刻蚀终止层130和第二绝缘层140。所述金属互连层100(图1中未全示)包括介质层与形成于所述介质层中的金属层；2.采用光罩掩膜技术，依次刻蚀第二绝缘层140、第二刻蚀终止层130、第一绝缘层120和第一刻蚀终止层110，至显露出前层金属互连层100中的金属层，形成金属通孔和金属沟槽；3.在所述金属通孔和金属沟槽中填入金属铜，并采用化学机械研磨(CMP)进行平坦化，使所述填铜的金属沟槽的上表面与所述第二绝缘层140的上表面平齐，形成通孔结构101和顶层金属层102；4.在所述顶层金属层102和第二绝缘层140上依次形成第三刻蚀终止层150和第三绝缘层160；5.采用光罩掩膜技术，依次刻蚀第三绝缘层160和第三刻蚀终止层150，形成再分布通孔；6.在所述再分布通孔和第三绝缘层上沉积铝层，形成再分布通孔层103；7.采用光罩掩膜技术，在所述铝层上刻蚀形成铝衬垫层104。上述金属互连工艺中，在步骤2，5，7中都用到光罩掩膜技术，工艺流程繁琐，同时由于铝作为衬垫使用，其关键尺寸较大，铝沉积的厚度也较厚。铝衬垫越厚，铝衬垫的应力也就越大，沉积铝衬垫后，在铝衬垫表面须状缺陷(whiskerdefect)也会加剧，须状缺陷的尺寸足够大时，会导致相邻铝衬垫短路，而且在后续金属化图形蚀刻工艺过程中，导致蚀刻不干净，影响良率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种金属互连结构的制作方法，具体步骤如下：S01：提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层；S02：对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构；S03：在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。进一步的，步骤S01中所述介质层包括刻蚀终止层和绝缘层。进一步的，步骤S02中在所述通孔中填充金属，所述金属为金属铜或含铜金属。进一步的，步骤S02中在所述通孔填充金属后，进行化学机械研磨。进一步的，步骤S02中所述通孔暴露出所述金属互连层。进一步的，步骤S02中所述衬底包含第一区域与第二区域，在所述第一区域内形成介质层、通孔、通孔结构以及铝衬垫层的同时，在所述第二区域内也同样形成介质层、通孔、通孔结构以及铝衬垫层。进一步的，步骤S02中所述第二区域内的通孔的最大直径大于所述第一区域内的通孔的最大直径。进一步的，步骤S02中所述第一区域内的通孔结构的上表面与所述介质层的上表面平齐，所述第二区域内的通孔结构的上表面低于所述介质层的上表面。进一步的，步骤S03中形成所述铝衬垫层的步骤包括：在所述介质层与通孔结构上形成铝层；所述第二区域内的铝衬垫层具有一凹陷，将所述凹陷作为对准标记；通过所述对准标记对所述第一区域内的铝层进行刻蚀，形成铝衬垫层。进一步的，步骤S03中所述铝衬垫层的厚度为100nm-900nm，通过降低铝衬垫层的厚度，进而降低关键尺寸，使铝衬垫层可用于布线，实现顶层金属层的功能。相应的，本专利技术提供一种金属互连结构，采用上述的金属互连结构的制作方法制作而成，包括：一衬底，形成于衬底内的至少一层金属互连层；形成于所述金属互连层上的介质层；形成于所述介质层内的通孔结构；形成于所述介质层与通孔结构上的铝衬垫层。综上所述，本专利技术提供一种金属互连结构及其制作方法，在一衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层，对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构，在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。本专利技术中铝衬垫层既可以作为衬垫又可以作为顶层金属层，省去顶层金属层和再分布通孔层，精简了工艺流程，降低了生产成本。进一步的，相比现有技术，本专利技术中铝衬垫层厚度降低，由此减少了铝衬垫层表面的须状缺陷，减小对后续工艺的影响。附图说明图1为现有技术制作的金属互联结构的剖面结构示意图；图2为本专利技术一实施例所提供的金属互连结构的制作方法的流程图；图3为本专利技术一实施例所提供的金属互连结构的剖面结构示意图；图4为现有技术第二区域内对准标记处剖面示意图；图5为本专利技术未实现铜凹陷前第二区域内对准标记处剖面示意图；图6为本专利技术实现铜凹陷后第二区域内对准标记处剖面示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，现有金属互连结构制作方法，工艺流程繁琐，同时由于铝作为衬垫使用，其关键尺寸较大，铝沉积的厚度也较厚，在铝衬垫表面须状缺陷(whiskerdefect)也会加剧，须状缺陷的尺寸足够大时，会导致相邻铝衬垫短路，而且在后续金属化图形蚀刻工艺过程中，导致蚀刻不干净，影响良率。考虑到金属铝也可以作为金属连线，并且在一定线宽下展现了优良的性能，故在金属互连结构中铝衬垫层既可以作为衬垫又可以作为顶层金属层。本专利技术提供一种金属互连结构制作方法，将铝衬垫层作为衬垫和顶层金属层，省去顶层金属层和再分布通孔层，精简了工艺流程，降低了生产成本，同时铝衬垫层厚度的降低，减少了铝衬垫表面须状缺陷，减小对后续工艺的影响。为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容做进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细的表述，在详述本专利技术实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本专利技术的限定。图2为本专利技术一实施例所提供的金属互连结构的制作方法的流程图，图3本专利技术一实施例所提供的金属互连结构的剖面结构示意图，如图2所示，本专利技术提出一种金属互连结构的制作方法，包括以下步骤：S01：提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层；S02：对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构；S03：在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。下面将参考图2与图3详细说明上述方法的具体步骤。在步骤S01中，提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层300，在所述金属互连层300上形成介质层。所述衬底可以为硅衬底，也可以为其它适合半导体材料制作的衬底，例如可以为锗衬底或锗硅衬底等，图3中未显示。所述衬底上可以形成有各类半导体结构，例如有源半导体器件和无源半导体器件等。所述衬底上形成至少一层金属互连层，制造所述金属互连层的方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。图3中只示出了一层金属互连层300，所述金属互连层300包括介质层与形成于所述介质层中的金属层。在所述金属互连层300上形成介质层，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层；S02：对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构；S03：在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。

【技术特征摘要】
1.一种金属互连结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层；S02：对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构；S03：在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。2.根据权利要求1所述的金属互连结构的制作方法，其特征在于，所述介质层依次包括刻蚀终止层和绝缘层。3.根据权利要求1所述的金属互连结构的制作方法，其特征在于，在所述通孔中填充金属，所述金属为金属铜或含铜金属。4.根据权利要求1所述的金属互连结构的制作方法，其特征在于，在所述通孔填充金属后，进行化学机械研磨。5.根据权利要求1所述的金属互连结构的制作方法，其特征在于，所述通孔暴露出所述金属互连层。6.根据权利要求1所述的金属互连结构的制作方法，其特征在于，所述衬底包含第一区域与第二区域，在所述第一区域内形成介质层、通孔、通孔结构以及铝衬垫层的同时，在所述第二区域内也同样形成介质层、通孔、通孔结构以及铝衬垫层。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贺莹，黄冠群，陈广龙，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31