用以覆盖半导体器件上的孔的改进基层结构及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直径大于孔其它部分的直径。孔形成于半导体器件的绝缘层中。基层结构包括在至少孔的上部的一部分上和至少靠近孔顶部的绝缘层的一部分之上延伸的基层，其中在所说上部延伸的基层在高度方向有一有效厚度，该厚度大于绝缘膜上的基层的厚度，还大于使至少孔上部上面的部分基层在各向异性腐蚀工艺后能够保留下来，而利用各向异性腐蚀工艺将绝缘层上延伸的基层腐蚀掉的临界厚度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，特别是涉及一种用以覆盖在半导体器件绝缘层上所形成的接触孔或通孔的改进基层结构及其形成方法。在现有技术中，具有通孔或接触孔的半导体器件形成如下。参见附图说明图1A，在硅衬底1上形成第一层间绝缘层3-1。在第一层间绝缘层3-1上形成第一级互连2。在第一级互连2上形成第二层间绝缘层3-2。在第二层间绝缘层3-2上形成孔，如接触孔或通孔，使得第一级互连2的一部分通过孔显现出来。从孔的底部除去自身氧化膜。对第二层间绝缘层3-2上的孔的边缘部分4进行RF溅射，使得将第二层间绝缘层3-2上的孔的边缘部分4腐蚀成具有曲线形状。参见图1B，通过溅射方法将基层5如钛层或氮化钛层淀积到第二层间绝缘层3-2上和孔的底部和侧壁上。然后通过溅射方法将铝层6淀积到基层5上，使得铝层6填充到孔内，并且在第二层间绝缘层3-2的表面上延伸。溅射方法可以在增加衬底温度下完成。还可以在完成了溅射工艺以后，在溅射室中完成退火工艺。如果第二层间绝缘层上孔的边缘不按图2所示进行腐蚀的话，会出现孔的上部由金属层6阻塞的问题，由此在孔上会形成空隙8。为了避免上述问题，孔的边缘部分可通过溅射工艺进行腐蚀，使得孔的边缘部分具有图3所示的曲线形状。可替换地，为了避免上述问题形成锥形孔也是有效的，其中孔的侧壁可向底部成锥形，使得孔的直径向下减小。进一步可替换地，为了避免上述问题形成孔的凹槽上部10也是有效的，其中凹槽部分可通过在由干法腐蚀形成孔之前对第二层间绝缘层进行湿法腐蚀而形成。在淀积了金属层6以后，然后可通过光刻技术形成光刻胶掩模，用以连续地通过干法腐蚀对金属层进行构图处理，由此形成第二级互连和接触层，其可提供第一和第二级互连的连接。由于减小半导体器件尺度的要求正在日益增加，因此也要求孔的直径的减小和互连宽度的减小。在这种情况下，当为形成金属互连而进行光刻工艺时，完成孔与孔上第二级互连之间精确对齐是非常困难的。如果金属互连与孔错开的话，那么孔上部上的金属层的一部分也会通过试图对图1C所示金属互连进行构图的干法腐蚀工艺被腐蚀，由此在孔带有曲线形状的边缘部分附近会形成空腔7。由于互连的宽度和间距较窄，因此为精确形成互连而对金属层进行的整个腐蚀要求进行相对长时间的过腐蚀。如果在这种情况下金属互连与孔错开的话，那么在孔上部上的金属层会通过干法腐蚀工艺而大量腐蚀掉。即使然后在第二级互连6上形成第三层间绝缘层，也难以在空腔7极窄时使第三层间绝缘层填充到空腔7中。在孔边缘部分附近空腔的存在会导致形成接触层变窄的上部。该接触层变窄的上部会引起电流的集中，从而引起接触层的断开。在上述情况下，需要开发出一种无上述问题的在半导体器件的孔如接触孔或通孔上所形成的新型基层结构。因此，本专利技术的目的就是提供一种无上述问题的在半导体器件的孔如接触孔或通孔上所形成的新型基层结构。本专利技术进一步的目的是提供一种在半导体器件的孔如接触孔或通孔上所形成的新型基层结构，用以避免孔上部上的金属层受到腐蚀。本专利技术再一个目的是提供一种新型半导体器件，其具有无上述问题的在孔如接触孔或通孔上所形成的基层。本专利技术的再一个目的是提供一种新型半导体器件，其具有无上述问题的在孔如接触孔或通孔上所形成的基层，用以避免孔上部上的金属层受到腐蚀。本专利技术的更进一步的目的是提供一种形成半导体器件的新型方法，其半导体器件具有无上述问题的在孔如接触孔或通孔上所形成的基层。本专利技术的再一个目的是提供一种形成半导体器件的新型方法，其半导体器件具有在孔如接触孔或通孔上所形成的基层，用以避免孔上部上的金属层受到腐蚀。本专利技术的还一个目的是提供一种形成半导体器件的新型方法，其半导体器件具有在孔如接触孔或通孔上所形成的基层，用以避免孔上的接触层断开。本专利技术的另一目的是提供一种在高产量下形成半导体器件的新型方法，其半导体器件具有在孔如接触孔或通孔上所形成的基层。通过下列描述将使本专利技术的上述和其他目的，特征和优点更加清楚。本专利技术提供一种基层结构，其在孔上形成，所述孔具有比其其他部分直径大的上部。该孔可形成在半导体器件的绝缘层上。基层结构包括基层，其在孔上部的至少一部分上并在孔顶部附近的至少一部分绝缘层上延伸，其中在上部上延伸的基层在高度方向上具有有效的厚度，其要比绝缘膜上的基层厚度厚，并且还比允许在各向异性腐蚀工艺以后保留孔上部上至少一部分基层的临界厚度厚，而在绝缘层上延伸的基层可通过各向异性腐蚀工艺进行腐蚀。附图的简要说明。下面将参照附图对按照本专利技术的优选实施例进行详细的描述。图1A至1C是局部截面正视图，其表示采用包含在在形成半导体器件的常用方法中以顺序步骤形成孔上基层的半导体器件。图2是局部截面正视图，其表示带有孔上所形成基层的常用半导体器件，用以描述常用制造方法中存在的问题。图3是局部截面正视图，其表示半导体衬底，其上的层间绝缘层具有孔，该孔带有由溅射工艺所形成的宽顶部边缘部分。图4是局部截面正视图，其表示半导体衬底，其上的层间绝缘层具有孔，该孔带有锥形侧壁，使得孔的直径向下变小。图5是局部截面正视图，其表示半导体衬底，其上的层间绝缘层具有孔，该孔带有由湿法腐蚀工艺所形成的凹槽边缘部分。图6是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第一实施例，具有在孔上所形成基层的半导体器件。图7A至7D是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第一实施例，具有采用形成半导体器件的新型方法中所包含的顺序步骤形成孔上基层的半导体器件。图8是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第二实施例，具有孔上所形成基层的半导体器件。图9A至9D是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第二实施例，具有采用形成半导体器件的新型方法中所包含的顺序步骤形成孔上基层的半导体器件。图10是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第三实施例，具有孔上所形成基层的半导体器件。图11是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第四实施例，具有孔上所形成基层的半导体器件。图12是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第五实施例，具有孔上所形成基层的半导体器件。图13是局部截面正视图，其表示按照本专利技术第六实施例，具有孔上所形成基层的半导体器件。本专利技术第一方案提供一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直径大于孔其它部分的直径。孔形成于半导体器件的绝缘层中。基层结构包括在至少孔的上部的一部分上和至少靠近孔顶部的绝缘层的一部分之上延伸的基层，其中在所说上部延伸的基层在高度方向有一有效厚度，该厚度大于绝缘膜上的基层的厚度，还大于使至少孔上部上面的部分基层在各向异性腐蚀工艺后能够保留下来，而利用各向异性腐蚀工艺将绝缘层上延伸的基层腐蚀掉的临界厚度。最好是在所说上部延伸的基层其垂直于基层表面方向的厚度大于绝缘膜上延伸的基层厚度。这种情况下，最好是在所说上部延伸的基层其垂直于基层表面方向的厚度大于基层其它部分的厚度。最好是孔的上部有半径固定的弯曲边缘。最好是孔有锥形侧壁，以便孔的直径向下逐渐减小。最好是孔的上部有曲线形的凹进部分。最好是基层在孔内延伸，以便填充孔并在绝缘层上延伸。最好是基层在孔上部的一个侧边上延伸。最好是基层在孔上部的相对侧边上延伸。最好是提供在孔的底壁和侧壁及上部延伸，并且还在绝缘膜上延伸的基层，其中在基层上设置金属层，以填充孔。本专利技术第二方案提供一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直径大于孔其它部分的直径，所说孔形成于半导体器件的绝缘层中，所说基层结构包括在至少所说孔的所说上部的一部分上和至少靠近所说孔顶部的所说绝缘层的一部分之上延伸的基层， 其中在所说上部上延伸的所说基层在高度方向有一有效厚度，该厚度大于所说绝缘膜上的所说基层的厚度，还大于使至少所孔的所说上部上面的部分所说基层在各向异性腐蚀工艺后能够保留下来，而利用各向异性腐蚀工艺所说将绝缘层上延伸的所说基层腐蚀掉的临界厚度。

【技术特征摘要】
JP 1997-4-18 102169/971.一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直径大于孔其它部分的直径，所说孔形成于半导体器件的绝缘层中，所说基层结构包括在至少所说孔的所说上部的一部分上和至少靠近所说孔顶部的所说绝缘层的一部分之上延伸的基层，其中在所说上部上延伸的所说基层在高度方向有一有效厚度，该厚度大于所说绝缘膜上的所说基层的厚度，还大于使至少所孔的所说上部上面的部分所说基层在各向异性腐蚀工艺后能够保留下来，而利用各向异性腐蚀工艺所说将绝缘层上延伸的所说基层腐蚀掉的临界厚度。2.如权利要求1的基层结构，其特征在于，在所说上部延伸的所说基层其垂直于所说基层表面方向的厚度大于在所说绝缘膜上延伸的所说基层厚度。3.如权利要求2的基层结构，其特征在于，在所说上部延伸的所说基层其垂直于所说基层表面方向的厚度大于所说基层其它部分的厚度。4.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说孔的所说上部有半径固定的弯曲边缘。5.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说孔有锥形侧壁，以便所说孔的直径向下逐渐减小。6.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说孔的所说上部有曲线形的凹进部分。7.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔内延伸，以便填充所说孔，并在所说绝缘层上延伸。8.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔的所说上部的一个侧边上延伸。9.如权利要求1的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔的所说上部的相反侧边上延伸。10.如权利要求1的基层结构，其特征在于，提供在所说孔的底壁和侧壁及所说上部延伸，并且还在所说绝缘膜上延伸的所说基层，其中在所说基层上设置金属层，以填充所说孔。11.一种形成于孔中的基层结构，所说孔的上部直径大于孔的其它部分的直径，所说孔形成于半导体器件的绝缘层中，所说基层结构包括在至少所说孔的所说上部的一部分上和至少靠近所说孔顶部的所说绝缘层的一部分之上延伸的所说基层，其中在所说上部延伸的所说基层在垂直于所说基层表面的方向有一厚度，该厚度大于在所说绝缘膜上延伸的所说基层的厚度。12.如权利要求11的基层结构，其特征在于，在所说上部上延伸的所说基层在垂直于所说基层表面的方向有一厚度，该厚度大于所说基层其它部分的厚度。13.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说孔的所说上部有半径固定的弯曲边缘。14.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说孔有锥形侧壁，以便所说孔的直径向下逐渐减小。15.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说孔的所说上部有曲线形的凹进部分。16.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔内延伸，以便填充所说孔，并在所说绝缘层上延伸。17.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔的所说上部的一个侧边上延伸。18.如权利要求11的基层结构，其特征在于，所说基层在所说孔的所说上部的相反侧边上延伸。19.如权利要求11的基层结构，其特征在于，提供在所说孔的底壁和侧壁及所说上部延伸，并且还在所说绝缘膜上延伸的所说基层，其中在所说基层上设置金属层，以填充所说孔的基层结构。20.如权利要求19基层结构，其特征在于，所说金属层包括含铝的合金层。21.一种半导体器件，包括绝缘层；形成于所说绝缘层中的孔，所说孔的上部的直径大于孔其它部分的直径；在至少所说孔的所说上部的一部分上及至少靠近所说孔顶部的所说绝缘层的一部分之上延伸的基层；及设置于所说基层上的金属层；其中在所说上部延伸的所说基层在高度方向有一有效厚度，该厚度大于所说绝缘膜上的所说基层的厚度，还大于使至少所说孔的所说上部上面的部分所说基层在各向异性腐蚀工艺后能够保留下来，而利用各向异性腐蚀工艺将在所说绝缘层上延伸的所说基层腐蚀掉的临界厚度。22.如权利要求21的半导体器件，其特征在于，在所说上部延伸的所说基层其垂直于所说基层表面方向的厚度大于所说绝缘膜上延伸的所说基层的厚度。23.如权利要求21的半导体器件，其特征在于，在所说上部延伸的所说基层其垂直于所说基层表面方向的厚度大于所说基层其它部分的厚度。24.如权利要求21的半导体器件，其特征在于，所说孔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊田邦子，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]