[发明专利]互连结构的形成方法

说明书

一种互连结构的形成方法，所述互连结构的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底表面形成介质层；在所述介质层表面形成盖帽层；在所述盖帽层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分盖帽层表面；以掩膜层为掩膜，刻蚀盖帽层至介质层表面，在盖帽层内形成开口；刻蚀所述掩膜层的侧壁，暴露出部分盖帽层的表面；沿所述盖帽层内的开口刻蚀部分厚度的介质层，形成第一通孔；对开口侧壁未被掩膜层覆盖的部分盖帽层进行氧化处理，形成氧化层；沿第一通孔刻蚀所述介质层至衬底表面形成第二通孔，使所述第二通孔的顶部宽度大于底部宽度；形成填充满第二通孔的金属层。上述方法可以提高形成的互连结构的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种互连结构的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，例如高K栅介质层的引入、应力工程技术、口袋离子注入以及材料和器件结构的不断优化，半导体器件的尺寸不断缩小，相邻半导体器件之间的间距也越来越小。

在集成电路制造过程中，如在衬底上形成半导体器件结构后，还需要使用多个金属化层将各半导体器件连接在一起形成电路，金属化层包括互连线和形成在接触孔内的金属插塞，互连通孔内的金属插塞连接半导体器件，互连线将不同半导体器件上的金属插塞连接起来形成电路。随着半导体器件的尺寸不断缩小，半导体器件之间的间距也不断缩小，通孔的尺寸以及通孔之间的间距也随之减小。

通孔尺寸减小，导致后续在通孔内填充金属材料，形成金属插塞的难度提高，现有技术形成的金属插塞内往往会出现孔洞，影响互连结构的连接性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种互连结构的形成方法，提高互连结构的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成介质层；在所述介质层表面形成盖帽层；在所述盖帽层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出部分盖帽层表面；以掩膜层为掩膜，刻蚀盖帽层至介质层表面，在盖帽层内形成开口；刻蚀所述掩膜层的侧壁，暴露出部分盖帽层的表面；沿所述盖帽层内的开口刻蚀部分厚度的介质层，形成第一通孔；对开口侧壁未被掩膜层覆盖的部分盖帽层进行氧化处理，形成氧化层；刻蚀所述氧化层并沿第一通孔刻蚀所述介质层至衬底表面，形成第二通孔，使所述第二通孔的顶部宽度大于底部宽度；形成填充满第二通孔的金属层。

可选的，所述盖帽层的材料为碳化硅。

可选的，所述盖帽层的厚度为

可选的，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述盖帽层。

可选的，所述等离子体增强化学气相沉积工艺采用的反应气体为四甲基硅烷或三甲基硅烷。

可选的，所述掩膜层的形成方法包括：在所述盖帽层表面形成掩膜材料层；在所述掩膜材料层表面形成图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜材料层至盖帽层，形成掩膜层。

可选的，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述掩膜材料层。

可选的，所述掩膜层的厚度为

可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述掩膜层的侧壁。

可选的，所述干法刻蚀工艺中，所述掩膜层与介质层的刻蚀选择比大于20。

可选的，所述干法刻蚀工艺为含氯等离子体刻蚀工艺。

可选的，所述掩膜层的材料为氮化硼或氮化铝。

可选的，采用氧等离子体处理工艺对开口侧壁未被掩膜层覆盖的部分盖帽层进行氧化处理，形成氧化层。

可选的，所述氧等离子体处理工艺采用O₂作为等离子源，O₂流量为100sccm～3000sccm，压强为0.1mtorr～10torr，功率为100W～2000W。