[发明专利]一种半导体器件中互连结构的加工方法

说明书

本发明提供了一种半导体器件中互连结构的加工方法，该加工方法包括：提供一衬底，该衬底上设置有第N金属层及沉积在第N金属层上的介电层；形成接触孔；在接触孔内沉积第一金属结构，且第一金属结构未填满接触孔；去除沉积在接触孔外以及接触孔侧壁上的第一金属结构；在接触孔内的第一金属结构上堆叠第二金属结构，且第二金属结构填满接触孔，进行第二金属结构CMP平坦化；在介电层上设置第N+1金属层或器件。在沉积第二金属结构后，采用CMP方法去除接触孔外的第二金属结构，无传统Cu工艺导致的凹陷，使得第二金属结构与后续器件或金属层的接触面较为平整。只需进行一次套准对位即可，提高整体良率，减少加工成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件中互连结构的加工方法。

背景技术

近年来，以磁性隧道结(Magnetic Tunnel Junctions，MTJ)作为基本存储单元的磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory，MRAM)被广泛看好，因其作为非易失性存储器具有诸多优点，比如高速读写、低功耗、可无限次擦写、大容量等等，有望作为下一代非易失性存储器。MRAM的核心器件MTJ是三明治结构，包括参考层、隧道势垒层、自由层。

在设置时，将磁性隧道结设置在一底电极上，底电极通过金属插塞与另一层金属层互连。现有技术中加工金属插塞以及底电极的方法为：参考图1a，首先在第一介电层1上开设一个第一接触孔2，并在第一接触孔2内填满一种金属材料，且为了使该金属材料填满第一接触孔2，通常会使金属材料溢出第一接触孔2，之后采用CMP(Chemical-MechanicalPolishing,化学机械抛光)方式去除溢出第一接触孔2外的金属材料，从而在第一接触孔2内形成一个金属插塞3；参考图1b，之后在该第一介电层1上再沉积第二介电层4；参考图1c，之后在第二介电层4上开设一个第二接触孔5；参考图1d，之后在第二接触孔5内填充另一种金属材料，同样为使该金属材料填满第二接触孔5，会先使金属材料填满并部分溢出第二接触孔5，之后采用CMP方式去除溢出第二接触孔5外的金属材料，从而形成底电极6。之后在底电极6上设置磁性隧道结。

采用上述的方式存在以下缺陷：首先，由于需要刻蚀两个接触孔，从而在采用光刻刻蚀时，需要进行两次套准对位，从而会产生两个套准误差。其次，由于分两次加工接触孔，且两个接触孔的尺寸不同，在加工过程中，需要两张不同的光罩，增加生产成本。另外，采用CMP方式去除溢出接触孔外的金属材料时，由于金属材料的硬度比介电层的硬度小，从而在接触孔处会过度刻蚀金属材料，从而使金属插塞3的上表面会出现向下凹陷的一个曲面，从而使金属插塞3的接触面与底电极6的接触面不是平面，而是一个下凹的曲面。在底电极6与金属插塞3之间的接触面为曲面时，设置在底电极6上的磁性隧道结的性能会受到影响，从而会影响磁性隧道结的正常工作。

发明内容

本发明提供了一种半导体器件中互连结构的加工方法，以简化互连结构的加工步骤，提高互连结构中的底电极与金属插塞之间接触面的平整性。

本发明提供了一种半导体器件中互连结构的加工方法，该互连结构用于连接由介电层绝缘隔离的第N金属层及第N+1金属层或器件，互连结构包括连接第N金属层及第N+1金属层或器件的接触孔、以及堆叠在接触孔内的第一金属结构和第二金属结构。该加工方法包括：提供一衬底，该衬底上设置有第N金属层及沉积在第N金属层上的介电层；在介电层上加工出所述接触孔；在接触孔内沉积一层阻挡层；在接触孔内沉积第一金属结构，且第一金属结构未填满接触孔；去除沉积在接触孔外以及接触孔侧壁上的第一金属结构；在接触孔内的第一金属结构上堆叠第二金属结构，且第二金属结构填满接触孔；采用CMP方法去除溢出接触孔外的第二金属结构；在介电层上设置第N+1金属层或器件。