互連結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸越來越小，互連結(jié)構(gòu)的RC延遲效 應(yīng)對器件的開啟速度影響越來越大。為了減小RC延遲效應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)用電阻率小的銅代替 電阻率大的鋁，以減小金屬互連線的電阻。并且，利用低K材料（介電常數(shù)值小于氧化硅的 材料）來取代傳統(tǒng)的氧化娃，以減小金屬互連線間的電容，然而低K材料形成的低K介質(zhì)層 機械強度通常較小。當(dāng)?shù)蚄介質(zhì)層的K值進一步降低時，通常其結(jié)構(gòu)變得疏松多孔（由于 空氣的介電常數(shù)指定為1，在材料引入多孔性能夠降低介電常數(shù)，但是空氣的引入使低K介 質(zhì)層結(jié)構(gòu)變得疏松多孔），因此低K介質(zhì)層的機械強度進一步下降。
[0003] 由于金屬銅難以刻蝕，現(xiàn)有技術(shù)通常利用雙鑲嵌（dual damascene)工藝制作銅互 連結(jié)構(gòu)。而在半導(dǎo)體器件的尺寸縮小的情況下，為了減小光刻膠層的厚度，并且為便于光刻 膠的去除，通常采用硬掩膜層代替光刻膠以對低K介質(zhì)層進行刻蝕，以形成雙鑲嵌孔槽結(jié) 構(gòu)。
[0004] 然而，由于低K介質(zhì)層機械強度低，后續(xù)硬掩膜層的壓力施加于低K介質(zhì)層后，當(dāng) 形成具有條形溝槽（trench)的孔槽結(jié)構(gòu)時，易造成條形溝槽兩側(cè)側(cè)壁的低K介質(zhì)層發(fā)生線 路變形（line distortion)。而一旦刻蝕低K介質(zhì)層形成的條形溝槽發(fā)生線性變形，就會進 一步影響后續(xù)填充工藝的順序進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)及其形成方法，以改善在低K介質(zhì)層中形 成具有條形溝槽的孔槽結(jié)構(gòu)時，發(fā)生線性變形的情況，防止互連結(jié)構(gòu)經(jīng)時擊穿下降，提高互 連結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0007] 提供半導(dǎo)體襯底；
[0008] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成低K介質(zhì)層；
[0009] 在所述低K介質(zhì)層中形成多個第一條形溝槽和多個第二條形溝槽，所述第一條形 溝槽和第二條形溝槽平行，相鄰兩個所述第一條形溝槽中間具有一個所述第二條形溝槽， 相鄰兩個所述第二條形溝槽中間具有一個所述第一條形溝槽；
[0010] 在所述第二條形溝槽兩側(cè)側(cè)壁均形成多個側(cè)槽，同一側(cè)壁中，相鄰兩個所述側(cè)槽 之間的距離相等，不同側(cè)壁中，所述側(cè)槽位于所述側(cè)壁的同一長度位置；
[0011] 在每個所述第一條形溝槽底部形成多個接觸孔，在平行于所述接觸孔橫截面的平 面上，且在所述第一條形溝槽長度所在方向上，所述接觸孔位于相鄰兩個所述側(cè)槽之間，或 者所述側(cè)槽位于相鄰兩個所述接觸孔之間；
[0012] 采用金屬填充滿所述接觸孔、第一條形溝槽、第二條形溝槽和側(cè)槽。
[0013] 可選的，形成所述第一條形溝槽、第二條形溝槽和側(cè)槽的步驟包括：
[0014] 在所述低K介質(zhì)層上形成硬掩膜層；
[0015] 對所述硬掩膜層進行刻蝕，以形成貫穿所述硬掩膜層厚度的多個第一條形開口和 多個第二條形開口，所述第一條形開口和第二條形開口平行，相鄰兩個所述第一條形開口 中間具有一個所述第二條形開口，相鄰兩個所述第二條形開口中間具有一個所述第一條形 開口；
[0016] 在每個所述第二條形開口的兩側(cè)側(cè)壁均形成多個側(cè)口，同一側(cè)壁中，相鄰兩個所 述側(cè)口之間的距離相等，不同側(cè)壁中，所述側(cè)口位于所述側(cè)壁的同一長度位置；
[0017] 以所述硬掩膜層為掩模，沿所述第一條形開口、第二條形開口和側(cè)口刻蝕所述低K 介質(zhì)層。
[0018] 可選的，采用具有第一條形開孔和第二條形開孔的光刻膠層為掩模，刻蝕所述硬 掩膜層；所述第一條形開孔用于形成所述第一條形開口，所述第二條形開孔用于形成所述 第二條形開口；所述第二條形開孔兩側(cè)側(cè)壁還具有多個側(cè)孔，所述側(cè)孔用于形成所述側(cè)口。
[0019] 可選的，米用具有第一條形窗口和第二條形窗口的第一掩模版為掩模，對所述光 刻膠層進行曝光；所述第一條形窗口用于形成所述第一條形開孔，所述第二條形窗口用于 形成所述第二條形開孔；所述第二窗口兩側(cè)側(cè)壁還具有多個側(cè)窗，所述側(cè)窗用于形成所述 側(cè)孔。
[0020] 可選的，在第一掩模版布局設(shè)計過程中同時設(shè)計所述側(cè)窗，或者在所述第一掩模 版的光學(xué)鄰近修正過程中增加設(shè)計所述側(cè)窗。
[0021] 可選的，在平行于所述接觸孔橫截面的平面上，所述第一條形溝槽和第二條形溝 槽的寬度相等，并且均為10 ym~45 ym ;未形成所述側(cè)槽時，所述第一條形溝槽和第二條 形溝槽之間的距離與所述第一條形溝槽的寬度相等。
[0022] 可選的，在平行于所述接觸孔橫截面的平面上，所述側(cè)槽的長度為所述第二條形 溝槽寬度的〇. 5倍~2. 0倍，所述側(cè)槽的寬度為所述第二條形溝槽寬度的0. 2倍~0. 5倍。
[0023] 可選的，在所述第二條形溝槽的同一側(cè)壁中，相鄰所述側(cè)槽的距離為所述第二條 形溝槽寬度的1. 3倍~10倍。
[0024] 為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種互連結(jié)構(gòu)，包括：
[0025] 半導(dǎo)體襯底；
[0026] 位于所述半導(dǎo)體襯底上的低K介質(zhì)層；
[0027] 位于所述低K介質(zhì)層中的多個第一條形溝槽和多個第二條形溝槽，所述第一條形 溝槽和第二條形溝槽平行，相鄰兩個所述第一條形溝槽中間具有一個所述第二條形溝槽， 相鄰兩個所述第二條形溝槽中間具有一個所述第一條形溝槽；
[0028] 每個所述第一條形溝槽底部具有多個接觸孔，在平行于所述接觸孔橫截面的平面 上，且在所述第一條形溝槽長度所在方向上，所述接觸孔位于相鄰兩個所述側(cè)槽之間，或者 所述側(cè)槽位于相鄰兩個所述接觸孔之間；
[0029] 金屬，所述金屬填充滿所述接觸孔、第一條形溝槽和第二條形溝槽；
[0030] 所述第二條形溝槽兩側(cè)側(cè)壁均具有多個側(cè)槽，同一側(cè)壁中，相鄰兩個所述側(cè)槽之 間的距離相等，不同側(cè)壁中，所述側(cè)槽位于所述側(cè)壁的同一長度位置；
[0031] 所述金屬同時填充滿所述側(cè)槽。
[0032] 可選的，在平行于所述接觸孔橫截面的平面上，所述第一條形溝槽和第二條形溝 槽的寬度相等，并且均為10 ym~45 ym ;未形成所述側(cè)槽時，所述第一條形溝槽和第二條 形溝槽之間的距離與所述第一條形溝槽的寬度相等。
[0033] 可選的，在平行于所述接觸孔橫截面的平面上，所述側(cè)槽的長度為所述第二條形 溝槽寬度的〇. 5倍~2. 0倍，所述側(cè)槽的寬度為所述第二條形溝槽寬度的0. 2倍~0. 5倍。
[0034] 可選的，在所述第二條形溝槽的同一側(cè)壁中，相鄰所述側(cè)槽的距離為所述第二條 形溝槽寬度的1. 3倍~10倍。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0036] 本發(fā)明的技術(shù)方案中，在半導(dǎo)體襯底上形成低K介質(zhì)層，然后在所述低K介質(zhì)層中 形成多個第一條形溝槽和多個第二條形溝槽，相鄰兩個所述第一條形溝槽中間具有一個所 述第二條形溝槽，相鄰兩個所述第二條形溝槽中間具有一個所述第一條形溝槽，之后在所 述第二條形溝槽兩側(cè)側(cè)壁均形成多個側(cè)槽，同一側(cè)壁中，相鄰兩個所述側(cè)槽之間的距離相 等，不同側(cè)壁中，所述側(cè)槽位于所述側(cè)壁的同一長度位置，此后在每個所述第一條形溝槽底 部形成多個接觸孔，在平行于所述接觸孔橫截面的平面上，且在所述第一條形溝槽長度所 在方向上，所述接觸孔位于相鄰兩個所述側(cè)槽之間，或者所述側(cè)槽位于相鄰兩個所述接觸 孔之間，最后采用金屬填充滿所述接觸孔、第一條形溝槽、第二條形溝槽和側(cè)槽。由于在第 二條形溝槽側(cè)壁形成多個側(cè)槽，并且同一側(cè)壁中，相鄰兩個所述側(cè)槽之間的距離相等，不同 側(cè)壁中，所述側(cè)槽位于所述側(cè)壁的同一長度位置，因此，所述側(cè)槽能夠與形成在第一條形溝 槽底部的接觸孔形成規(guī)整的交錯排布，在所述側(cè)槽的調(diào)整作用下，能夠防止在形成接觸孔 的過程中，第一條形溝槽和第二條形溝槽共有的側(cè)壁向第二條形溝槽傾斜，從而防止在形 成具有條形溝槽的孔槽結(jié)構(gòu)時發(fā)生線性變形，進而有利于第一條形溝槽和第二條形溝槽的 填充，并且防止所形成的互連結(jié)構(gòu)經(jīng)時擊穿下降，提高所形成互連結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0037] 進一步，在所述低K介質(zhì)層上形成硬掩膜層，通過對所述硬掩膜層進行刻蝕，以形 成貫穿所述硬掩膜層厚度的多個第一條形開口和多個第二條形開口，所述第一條形開口和 第二條形開口平行，相鄰兩個所述第一條形開口中間具有一個所述第二條形開口，相鄰兩 個所述第二條形開口中間具有一個所述第一條形開口；在每個所述第二條形開口的兩側(cè)側(cè) 壁均形成多個側(cè)口，同一側(cè)壁中，相鄰兩個所述側(cè)口之間的距離相等，不同側(cè)壁中，所述側(cè) 口位于所述側(cè)壁的同一長度位置；以所述硬掩膜層為掩模，沿所述第一條形開口、第二條形 開口和側(cè)口刻蝕所述低K介質(zhì)層。由于硬掩膜層對低K介質(zhì)層具有較大的應(yīng)力作用，通過 在硬掩膜層上形成側(cè)口，再沿側(cè)口刻蝕低K介質(zhì)層形成側(cè)槽時，能夠使硬掩膜層對低K介質(zhì) 層的應(yīng)力重新分布均勻，從而更好地防止第一條形溝槽和第二條形溝槽共有的側(cè)壁發(fā)生傾 斜，即更好地防止孔槽結(jié)構(gòu)發(fā)生線性變形。
【附圖說明】
[0038] 圖1至圖6是現(xiàn)有互連