專利名稱：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的向超大規(guī)模集成電路發(fā)展，集成電路內(nèi)部的電路密度越來(lái)越大， 所包含的元件數(shù)量也越來(lái)越多，這種發(fā)展使得晶圓表面無(wú)法提供足夠的面積來(lái)制作所需的互連線。為了滿足元件縮小后的互連線需求，兩層及兩層以上的多層金屬互連線的設(shè)計(jì)成為超大規(guī)模集成電路技術(shù)所通常采用的一種方法。目前，不同金屬層或者金屬層與襯墊層的導(dǎo)通是通過(guò)接觸孔結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，接觸孔結(jié)構(gòu)的形成包括在金屬層與金屬層之間或者金屬層與襯墊層之間的介質(zhì)層形成一開(kāi)口，在開(kāi)口內(nèi)填入導(dǎo)電材料。在申請(qǐng)?zhí)枮?200610030809. 4的中國(guó)專利文件中能夠發(fā)現(xiàn)更多的關(guān)于現(xiàn)有的接觸孔的形成方案。圖1為一種傳統(tǒng)的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的流程圖，圖2為圖1所示的傳統(tǒng)的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的示意圖。參考圖1和圖2，現(xiàn)有的接觸孔結(jié)構(gòu)形成工藝具體包括如下步驟步驟SlOl，提供半導(dǎo)體基底10 ；步驟S102，在所述半導(dǎo)體基底10上形成金屬層20 ；步驟S103，在所述半導(dǎo)體基底上形成覆蓋金屬層20的介質(zhì)層30 ；步驟S104，刻蝕所述介質(zhì)層30，直至形成暴露金屬層20的接觸孔40 ；步驟S105，用導(dǎo)電物質(zhì)填充接觸孔40。利用上述傳統(tǒng)技術(shù)形成的接觸孔結(jié)構(gòu)，容易受到外力的作用而使得接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)發(fā)生移動(dòng)，使得接觸孔40內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)脫離其下方的金屬層20，從而接觸孔結(jié)構(gòu)發(fā)生斷路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是減少接觸孔結(jié)構(gòu)發(fā)生斷路的可能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底表面具有金屬層；在所述半導(dǎo)體基底上具有覆蓋所述金屬層的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層中具有暴露所述金屬層的接觸孔，所述接觸孔內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)；所述接觸孔的側(cè)壁上距離所述金屬層一定距離處具有凸起。優(yōu)選的，所述介質(zhì)層至少包括第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層位于所述第二介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體基底之間。優(yōu)選的，所述凸起位于接觸孔側(cè)壁的所述第二介質(zhì)層位置。優(yōu)選的，所述介質(zhì)層還包括第三介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層依次層疊排列。優(yōu)選的，所述凸起位于接觸孔側(cè)壁的所述第二介質(zhì)層位置或第三介質(zhì)層位置。
優(yōu)選的，所述第三介質(zhì)層和第一介質(zhì)層為同種材料。優(yōu)選的，所述第一介質(zhì)層的材料為二氧化硅；所述第二介質(zhì)層的材料為摻雜硼磷的二氧化硅、摻雜硼的二氧化硅、摻雜磷的二氧化硅或其任意組合。優(yōu)選的，所述導(dǎo)電介質(zhì)的材料選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅，或者選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合金。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用在所述接觸孔的側(cè)壁上距離所述金屬層一定距離處形成凸起，這樣在接觸孔中填滿導(dǎo)電介質(zhì)之后，當(dāng)受到外力的作用，例如沿垂直半導(dǎo)體基底向上的外力，則接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)受到所述凸起的阻礙不容易被提起，從而使得接觸孔結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生斷路。


通過(guò)附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說(shuō)明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為一種傳統(tǒng)的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的流程圖；圖2為圖1所示的傳統(tǒng)的接觸孔結(jié)構(gòu)形成方法的示意圖；圖3為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，利用傳統(tǒng)技術(shù)形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，容易受到外力的作用而發(fā)生移動(dòng)，使得接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)脫離其下方的金屬層，從而接觸孔結(jié)構(gòu)發(fā)生斷路。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)認(rèn)為在接觸孔內(nèi)設(shè)置阻擋接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)滑動(dòng)的障礙，可以減小接觸孔內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)發(fā)生移動(dòng)的可能，從而也就減小了造成接觸孔結(jié)構(gòu)斷路的可能。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)， 為便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖3為為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。下面結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體基底100，所述半導(dǎo)體基底100表面具有金屬層140，在所述半導(dǎo)體基底140上具有覆蓋所述金屬層140的介質(zhì)層150，在所述介質(zhì)層150中具有暴露所述金屬層140的接觸孔160 ；所述接觸孔160內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)180 ；所述接觸孔160的側(cè)壁上距離所述金屬層140 —定距離處具有凸起170。其中所述介質(zhì)層150可以為單層結(jié)構(gòu)或者多層疊層結(jié)構(gòu)，例如2層、3層或者4層、 5層等。其中所述凸起170可以為在接觸孔160的刻蝕步驟中形成，也可以利用后續(xù)工藝形成。所述凸起170距離金屬層140的高度可以為任意高度，因?yàn)樘畛湓诮佑|孔160中的導(dǎo)電介質(zhì)180為一整體，因此該凸起170位于接觸孔160的側(cè)壁上，可以起到固定導(dǎo)電介質(zhì)180，防止其從接觸孔160中脫出的作用，因此該凸起170距離金屬層140的距離越遠(yuǎn)，則效果越好。下面結(jié)合一具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說(shuō)明，具體的，如圖3所示，所述半導(dǎo)體基底100可以是單晶硅、多晶硅或非晶硅；所述半導(dǎo)體基底100也可以是硅、鍺、砷化鎵或硅鍺化合物；該半導(dǎo)體基底100還可以具有外延層或絕緣層上硅結(jié)構(gòu)；所述的半導(dǎo)體基底100還可以是其它半導(dǎo)體材料，這里不再一一列舉。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體基底100中具有MOS器件，其中在源極區(qū)或者漏極區(qū)上具有金屬插塞120，在MOS器件的其余位置上具有絕緣介質(zhì)130，在絕緣介質(zhì)上層具有金屬層140，所述金屬層140和所述金屬插塞120相連。在半導(dǎo)體基底100上具有覆蓋所述金屬層140的介質(zhì)層150。所述介質(zhì)層150在本實(shí)施例中優(yōu)選的為3層的疊層結(jié)構(gòu)，形成介質(zhì)層150的步驟包括首先，在金屬層140上形成第一介質(zhì)層150a，所述第一介質(zhì)層150a的材料可以為未摻雜的Si02。所述形成第一介質(zhì)層150a的工藝可以為任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)，比如原子沉積(ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積 (PECVD)等。優(yōu)選的，采用化學(xué)氣相淀積，所述形成第一介質(zhì)層150a的具體參考可以為反應(yīng)溫度為550攝氏度至700攝氏度，腔室壓力為0. 1托至4托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，O2的流量為14sccm, TEOS (Si (OC2H5)4)流量為200sccm，直至形成10 埃至300埃的第一介質(zhì)層150a。接著，在第一介質(zhì)層150a表面形成第二介質(zhì)層150b，所述第二介質(zhì)層150b的材料通常選自摻雜的SiO2，例如BPSG(Borophosphosilicate glass，摻雜硼磷的二氧化硅)、 BSG(borosilicate glass，摻雜硼的二氧化硅)、PSG(Phosphosilitcate Glass，摻雜磷的二氧化硅)等。所述形成第二介質(zhì)層150b的工藝可以為任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)，比如原子沉積(ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積 (PECVD)等。優(yōu)選的，采用化學(xué)氣相淀積。所述形成第二介質(zhì)層150b的具體參數(shù)可以為反應(yīng)溫度為300攝氏度至1000攝氏度，腔室壓力為0. 1托至4托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為 200 瓦至 240 瓦，DCS (SiH2Cl2)流量為 IOOsccm 至 400sccm,氨氣(NH3)流量為 500sccm 至1500sccm，直至形成10埃至300埃的第二介質(zhì)層150b。接著，在第二介質(zhì)層150b上形成第三介質(zhì)層150c，所述第三介質(zhì)層150c的材料可以為未摻雜的Si02。所述形成第三介質(zhì)層150c的工藝可以為任何常規(guī)真空鍍膜技術(shù)，比如原子沉積(ALD)、物理氣相淀積(PVD)、化學(xué)氣相淀積(CVD)、等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積 (PECVD)等。優(yōu)選的，采用化學(xué)氣相淀積，所述形成第三介質(zhì)層150c的具體參考可以為反應(yīng)溫度為550攝氏度至700攝氏度，腔室壓力為0. 1托至4托，反應(yīng)間距為5毫米至8毫米，功率為200瓦至240瓦，O2的流量為14sccm, TEOS (Si (OC2H5) 4)流量為200sccm,，直至形成10 埃至300埃的第三介質(zhì)層150c。其中第二介質(zhì)層150b的熔點(diǎn)低于第一介質(zhì)層150a，也低于第三介質(zhì)層150c，但是除上述說(shuō)明中的材料之外，第一介質(zhì)層150a、第二介質(zhì)層150b和第三介質(zhì)層150c還可以為第二介質(zhì)層150b的熔點(diǎn)低于第一介質(zhì)層150a的其它材料。所述介質(zhì)層150中的接觸孔160可以采用下列方法形成首先，利用光刻工藝，在介質(zhì)層150表面形成具有開(kāi)口的掩膜圖形(未圖示)。接著，以所述掩膜圖形為掩膜，刻蝕介質(zhì)150?？涛g工藝可以是任何常規(guī)刻蝕技術(shù)，比如化學(xué)刻蝕或者等離子體刻蝕技術(shù)，在本實(shí)施例中，采用等離子體刻蝕技術(shù)，采用CF4、CHF3、CH2F2, CH3F, C4F8或者C5F8中的一種或者幾種作為反應(yīng)氣體刻蝕。接觸孔160側(cè)壁上的凸起170可以采用下列方法形成對(duì)介質(zhì)層150進(jìn)行加熱， 加熱至第二介質(zhì)層150b的熔點(diǎn)，例如加熱至BSG的熔點(diǎn)260攝氏度左右，使得第二介質(zhì)層 150b變軟，從而向接觸孔160內(nèi)流動(dòng)。而第一介質(zhì)層150a和第三介質(zhì)層150c因?yàn)槿埸c(diǎn)高于第二介質(zhì)層150b，例如第一介質(zhì)層150a和第三介質(zhì)層150c為未摻雜的SiO2,熔點(diǎn)為600 攝氏度以上，從而不會(huì)變軟流動(dòng)。這樣因?yàn)榈诙橘|(zhì)層150b向接觸孔160內(nèi)流動(dòng)，因此接觸孔160的側(cè)壁在所述第二介質(zhì)層150b的位置具有凸起170。該步驟中控制加熱時(shí)間，使得僅僅在接觸孔160側(cè)壁的第二介質(zhì)層150b位置具有凸起170，而第二介質(zhì)層150b不會(huì)溶化流進(jìn)接觸孔內(nèi)，例如在本實(shí)施例中加熱時(shí)間為0至30s。在本實(shí)施例中的加熱時(shí)間和加熱溫度僅僅是舉例說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)介質(zhì)層的材料，來(lái)確定達(dá)到本發(fā)明目的的加熱時(shí)間和加熱溫度。接著用導(dǎo)電介質(zhì)填充接觸孔160。所述導(dǎo)電介質(zhì)180選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、 鈦、鉭或者銅，或者選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合金，所述導(dǎo)電介質(zhì)180厚度為2000埃至3000埃，將接觸孔160完全填充形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)電介質(zhì)180形成工藝可以為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或者電鍍工藝。傳統(tǒng)技術(shù)形成的接觸孔通常側(cè)壁是垂直于半導(dǎo)體襯底的，或者側(cè)壁為使接觸孔下小上大的傾斜狀，因此在外力作用下，導(dǎo)電介質(zhì)容易從接觸孔內(nèi)脫出。而本發(fā)明中形成的接觸孔160側(cè)壁，因?yàn)樵诘诙橘|(zhì)層150b的位置具有凸起170，因此在填充導(dǎo)電介質(zhì)后，該凸起170可以將導(dǎo)電介質(zhì)固定在接觸孔160內(nèi)，使得在外力的作用下(例如垂直于半導(dǎo)體基底的向上的力)導(dǎo)電介質(zhì)不容易從接觸孔160內(nèi)脫出。這樣就使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生斷路。在其它實(shí)施例中，所述介質(zhì)層150也可以為單層或者2層或者3層以上的疊層結(jié)構(gòu)，例如可以在第一介質(zhì)層和半導(dǎo)體襯底之間還包括其它的膜層，或者在第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層之間還包括其它的膜層，或者在第二介質(zhì)層上層還包括其它的介質(zhì)層。在其它的實(shí)施例中，除利用上述實(shí)施例中的方法外，也可以利用刻蝕或者其它本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法在接觸孔160的側(cè)壁上形成凸起170，用來(lái)阻礙接觸孔160內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)180從接觸孔內(nèi)脫出。在此不再一一舉例說(shuō)明。在另一實(shí)施例中，所述凸起可以位于距離金屬層一定距離(所述一定距離為任意距離，只要所述凸起不覆蓋在金屬層上即可)的膜層的任意位置，例如可以位于接觸孔側(cè)壁的第三介質(zhì)層位置。例如可以第三介質(zhì)層150c的熔點(diǎn)低于第一介質(zhì)層150a和第二介質(zhì)層150b，在形成接觸孔160后，對(duì)介質(zhì)層150進(jìn)行加熱，加熱至第三介質(zhì)層150c的熔點(diǎn)，使得接觸孔160的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)第三介質(zhì)層150c的位置向接觸孔內(nèi)形成凸起。該凸起可以將導(dǎo)電介質(zhì)固定在接觸孔160內(nèi)，使得在外力的作用下(例如垂直于半導(dǎo)體基底的向上的力) 導(dǎo)電介質(zhì)不容易從接觸孔160內(nèi)脫出。這樣就使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生斷路。
在另一個(gè)實(shí)施例中，可以第三介質(zhì)層150c和第二介質(zhì)層150b的熔點(diǎn)低于第一介質(zhì)層150a，在形成接觸孔160后，對(duì)介質(zhì)層150進(jìn)行加熱，加熱至第三介質(zhì)層150c和第二介質(zhì)層150b的熔點(diǎn)，使得接觸孔160的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)第三介質(zhì)層150c和第二介質(zhì)層150b的位置向接觸孔內(nèi)形成凸起。該凸起可以將導(dǎo)電介質(zhì)固定在接觸孔160內(nèi)，使得在外力的作用下(例如垂直于半導(dǎo)體基底的向上的力)導(dǎo)電介質(zhì)不容易從接觸孔160內(nèi)脫出。這樣就使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生斷路。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以第三介質(zhì)層150c和第一介質(zhì)層150a的熔點(diǎn)低于第二介質(zhì)層150b，在形成接觸孔160后，對(duì)介質(zhì)層150進(jìn)行加熱，加熱至第三介質(zhì)層150c和第一介質(zhì)層150a的熔點(diǎn)，使得接觸孔160的側(cè)壁上對(duì)應(yīng)第三介質(zhì)層150c和第一介質(zhì)層150a的位置向接觸孔內(nèi)形成凸起。該凸起可以將導(dǎo)電介質(zhì)固定在接觸孔160內(nèi)，使得在外力的作用下(例如垂直于半導(dǎo)體基底的向上的力)導(dǎo)電介質(zhì)不容易從接觸孔160內(nèi)脫出。這樣就使得半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生斷路。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底表面具有金屬層；在所述半導(dǎo)體基底上具有覆蓋所述金屬層的介質(zhì)層；在所述介質(zhì)層中具有暴露所述金屬層的接觸孔， 所述接觸孔內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)；其特征在于，所述接觸孔的側(cè)壁上距離所述金屬層一定距離處具有凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述介質(zhì)層至少包括第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層位于所述第二介質(zhì)層和所述半導(dǎo)體基底之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸起位于接觸孔側(cè)壁的所述第二介質(zhì)層位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述介質(zhì)層還包括第三介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層依次層疊排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凸起位于接觸孔側(cè)壁的所述第二介質(zhì)層位置或第三介質(zhì)層位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第三介質(zhì)層和第一介質(zhì)層為同種材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的材料為二氧化硅；所述第二介質(zhì)層的材料為摻雜硼磷的二氧化硅、摻雜硼的二氧化硅、摻雜磷的二氧化硅或其任意組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電介質(zhì)的材料選自鋁、銀、 鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅，或者選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦、鉭或者銅的合金。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底表面具有金屬層；在所述半導(dǎo)體基底上具有覆蓋所述金屬層的介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層中具有暴露所述金屬層的接觸孔，所述接觸孔內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)；所述接觸孔的側(cè)壁上距離所述金屬層一定距離處具有凸起。本發(fā)明減少了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)發(fā)生斷路的可能。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102299135SQ20101021796
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者許丹 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司