半导体结构及其制备方法技术

本申请涉及一种半导体结构及其制备方法，半导体结构的制备方法包括：提供衬底，衬底上形成有沿其厚度方向依次层叠的第一停止层、第一介质层、隔离层、第二介质层、第二停止层、第三介质层及阻挡层；第一停止层与衬底相邻；去除部分阻挡层及部分第三介质层，以形成暴露出部分第二停止层的基准沟槽；经由基准沟槽沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层，以形成暴露出部分衬底的目标沟槽；形成金属填充层，金属填充层填充满目标沟槽并覆盖阻挡层的顶面；去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，剩余的金属填充层构成金属插塞；去除第二停止层。提高半导体结构的精准度。提高半导体结构的精准度。提高半导体结构的精准度。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]第一金属连接层是第一层连接金属栓塞的金属层，用于将前段器件局部连接并引出。第一金属连接层是集成电路外接信号经过金属布线传递进入器件之前的最后一道“闸口”，并且第一金属连接层还是后段工艺中特征尺寸最小的工艺，因此，对于第一金属连接层的刻蚀工艺需要更严格要求。
[0003]传统的第一金属连接层在制程中由于沟槽的深度比过高会导致侧壁刻蚀，关键尺寸偏大，在机械研磨过程中根据时间决定研磨停止，会导致研磨高度不准确，降低器件的集成度和精准度。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述
技术介绍
中的问题，提供一种既能避免侧壁过刻蚀，又能准确研磨的半导体结构及其制备方法。
[0005]为实现上述目的及其他目的，根据本申请的各种实施例，本申请的一方面提供了一种半导体结构的制备方法，包括：提供衬底，衬底上形成有沿其厚度方向依次层叠的第一停止层、第一介质层、隔离层、第二介质层、第二停止层、第三介质层及阻挡层；第一停止层与衬底相邻；去除部分阻挡层及部分第三介质层，以形成暴露出部分第二停止层的基准沟槽；经由基准沟槽沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层，以形成暴露出部分衬底的目标沟槽；形成金属填充层，金属填充层填充满目标沟槽并覆盖阻挡层的顶面；去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，剩余的金属填充层构成金属插塞；去除第二停止层。/>[0006]于上述实施例中的半导体结构的制备方法，通过将第二停止层作为刻蚀停止层，分两步形成目标沟槽，第一步先去除第二停止层之上的部分阻挡层及部分第三介质层，形成基准沟槽，确定目标沟槽的宽度，第二步再经由基准沟槽沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层，形成目标沟槽，在第一步刻蚀确定目标沟槽宽度后，第二步刻蚀再向厚度方向进行具有方向性的刻蚀，避免产生侧壁刻蚀，因此，确保目标沟槽的宽度不会扩大，提高产品精准度；在形成金属填充层后，又将第二停止层作为化学机械研磨停止层，仅去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，剩余的金属填充层构成金属插塞，避免金属插塞过度研磨或研磨不够，通过精准研磨提高产品良率。因此，本实施例的第二停止层既可以作为刻蚀停止层，通过两步刻蚀避免目标沟槽产生侧壁刻蚀，又可以作为化学机械研磨停止层，避免金属插塞过度研磨或研磨不够，提高半导体结构的精准度，提高最终产品的良率。
[0007]在一些实施例中，目标沟槽的宽度关联于基准沟槽的宽度，基准沟槽的宽度限定了目标沟槽的宽度，使得目标沟槽的整体宽度统一，提高半导体结构的精准度。
[0008]在一些实施例中，隔离层与第二介质层的刻蚀选择比大于1；隔离层与第一介质层的刻蚀选择比大于1；隔离层的厚度大于第二介质层/第一介质层的厚度；形成目标沟槽，包括：采用干法刻蚀工艺经由基准沟槽，沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层，以形成目标沟槽。由于隔离层和隔离层上层的第二介质层的刻蚀选择比大于1，且隔离层的厚度大于第二介质层的厚度，刻蚀隔离层时的刻蚀效率更高，使得隔离层具有陡直的刻蚀剖面，避免隔离层产生侧壁刻蚀；又由于隔离层和隔离层下层的第一介质层的刻蚀选择比大于1且隔离层的厚度大于第一介质层的厚度，刻蚀到第一介质层时，刻蚀速率会大幅降低，既可以保证隔离层充分刻蚀，又可以避免产生过刻蚀。
[0009]在一些实施例中，形成目标沟槽，还包括：采用干法刻蚀工艺经由基准沟槽，沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层及第一介质层，以形成暴露出部分第一停止层的中间沟槽；经由中间沟槽去除部分第一停止层，以形成暴露出部分衬底的目标沟槽，避免对衬底造成过刻蚀。
[0010]在一些实施例中，形成目标沟槽，还包括：经由中间沟槽采用湿法刻蚀工艺，去除部分第一停止层，以形成暴露出部分衬底的目标沟槽，湿法刻蚀可以无刻蚀剩余物，保证刻蚀后的衬底的整洁度。
[0011]在一些实施例中，去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，包括：采用化学机械研磨工艺去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，剩余的金属填充层构成金属插塞。将第二停止层作为化学机械研磨停止层，确保金属填充层不会因为过度研磨产生凹陷，或因为磨损不够导致金属插塞高度过高，确保金属插塞的高度精准，达到精准研磨，提高产品良率。
[0012]在一些实施例中，去除第二停止层，包括：采用湿法刻蚀工艺去除第二停止层，使得金属插塞的顶面高于第三介质层的顶面，降低刻蚀成本。
[0013]在一些实施例中，第一介质层与第二介质层的材料及厚度均相同，使得隔离层和与之相邻的第一介质层及第二介质层的刻蚀选择比相同，进一步保证了刻蚀第二介质层、隔离层及第一介质层时的精准度。
[0014]在一些实施例中，第一停止层的材料包括多晶硅、氧化铝、无定形硅、硅酸乙酯、氮化硅、碳氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、氮化硼碳硅或其组合；隔离层的材料包括氟硅玻璃、碳掺杂氧化硅、硅基高分子材料、无机多孔材料、有机多孔材料或其组合；第二停止层的材料包括多晶硅、氧化铝、无定形硅、硅酸乙酯、氮化硅、碳氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、氮化硼碳硅或其组合；阻挡层的材料包括氮化钛、氮化钽、氮化钨、钛钨或其组合；金属填充层的材料包括铜、钨、铜合金、钨合金或其组合。
[0015]本申请的再一方面提供了一种半导体结构，包括衬底及金属插塞，衬底上形成有沿其厚度方向依次层叠的第一停止层、第一介质层、隔离层及第二介质层；第一停止层与衬底相邻；金属插塞沿厚度方向贯穿第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层；其中，金属插塞的底面接触连接衬底的顶面。
[0016]于上述实施例的半导体结构中，采用上述半导体结构的制备方法制成，通过将第二停止层作为刻蚀停止层，分两步形成目标沟槽，第一步先去除第二停止层之上的部分阻挡层及部分第三介质层，形成基准沟槽，确定目标沟槽的宽度，第二步再经由基准沟槽沿厚度方向刻蚀第二停止层、第二介质层、隔离层、第一介质层及第一停止层，形成目标沟槽，在
第一步刻蚀确定目标沟槽宽度后，第二步刻蚀再向厚度方向进行具有方向性的刻蚀，避免产生侧壁刻蚀，因此，确保目标沟槽的宽度不会扩大，提高产品精准度；在形成金属填充层后，又将第二停止层作为化学机械研磨停止层，仅去除金属填充层高于第二停止层的部分、阻挡层及第三介质层，剩余的金属填充层构成金属插塞，避免金属插塞过度研磨或研磨不够，通过精准研磨提高产品良率。因此，本实施例的第二停止层既可以作为刻蚀停止层，通过两步刻蚀避免目标沟槽产生侧壁刻蚀，又可以作为化学机械研磨停止层，避免金属插塞过度研磨或研磨不够，提高半导体结构的精准度，提高最终产品的良率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有沿其厚度方向依次层叠的第一停止层、第一介质层、隔离层、第二介质层、第二停止层、第三介质层及阻挡层；所述第一停止层与所述衬底相邻；去除部分所述阻挡层及部分所述第三介质层，以形成暴露出部分所述第二停止层的基准沟槽；经由所述基准沟槽沿所述厚度方向刻蚀所述第二停止层、所述第二介质层、所述隔离层、所述第一介质层及所述第一停止层，以形成暴露出部分所述衬底的目标沟槽；形成金属填充层，所述金属填充层填充满所述目标沟槽并覆盖所述阻挡层的顶面；去除所述金属填充层高于所述第二停止层的部分、所述阻挡层及所述第三介质层，剩余的所述金属填充层构成金属插塞；去除所述第二停止层。2.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述目标沟槽的宽度关联于所述基准沟槽的宽度。3.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述隔离层与所述第二介质层的刻蚀选择比大于1；所述隔离层与所述第一介质层的刻蚀选择比大于1；所述隔离层的厚度大于所述第二介质层或所述第一介质层的厚度；形成所述目标沟槽，包括：采用干法刻蚀工艺经由所述基准沟槽，沿所述厚度方向刻蚀所述第二停止层、所述第二介质层、所述隔离层、所述第一介质层及所述第一停止层，以形成所述目标沟槽。4.如权利要求3所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述目标沟槽，还包括：采用干法刻蚀工艺经由所述基准沟槽，沿所述厚度方向刻蚀所述第二停止层、所述第二介质层、所述隔离层及所述第一介质层，以形成暴露出部分所述第一停止层的中间沟槽；经由所述中间沟槽去除部分所述第一停止层，以形成暴露出部分所述衬底的目标沟槽。5.如权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述目标沟槽，还包括：经由所述中间沟槽采用湿法刻蚀工艺，去除部分所述第一停止层，以形成暴露出部分所述衬底的目标沟槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪志文，陈杨，詹朝翔，林成芝，
申请(专利权)人：合肥晶合集成电路股份有限公司，
类型：发明
国别省市：