專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬互連結(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，特別是涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制作工藝中常規(guī)的金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法包括:在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層；利用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing)工藝對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行平坦化處理即拋光；在平坦化處理后的層間介質(zhì)層中形成多個(gè)相互分離的孔，多個(gè)孔的排布形成圖形；淀積金屬層以使其填充層間介質(zhì)層中的孔；最后利用化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)金屬層進(jìn)行平坦化處理。當(dāng)上述層間介質(zhì)層中具有不同圖形密度的圖形(即，層間介質(zhì)層中的孔非均勻排布)時(shí)，由于圖形密度(pattern density)效應(yīng)等因素的影響,利用化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)金屬層進(jìn)行平坦化后，硅片上圖形密度較小(相鄰孔之間的間距較大，這里的間距是指相鄰孔之間的層間介質(zhì)層的寬度)的區(qū)域的高度會(huì)高于圖形密度較大(相鄰孔之間的間距較小)的區(qū)域的高度，以致整個(gè)硅片表面不平整(topography)。所謂圖形密度效應(yīng)是指:由于層間介質(zhì)層中孔(多個(gè)孔排布形成圖形)的填充金屬具有較高的拋光速率(拋光速率與待拋光物質(zhì)的硬度成反比)，孔周?chē)膶娱g介質(zhì)層具有較低的拋光速率，因此，圖形密度較大的圖形所在區(qū)域的拋光速率大于圖形密度較小的圖形所在區(qū)域的拋光速率，以致圖形密度較大的圖形所在區(qū)域的拋光厚度大于圖形密度較小的圖形所在區(qū)域的拋光厚度。下面結(jié)合圖1及圖2來(lái)詳細(xì)說(shuō)明現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法存在的問(wèn)題。如圖1所示，在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底I上淀積氮化硅層2，在氮化硅層2上淀積層間介質(zhì)層3，利用化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)層間介質(zhì)層3進(jìn)行平坦化處理。對(duì)層間介質(zhì)層3進(jìn)行刻蝕以在層間介質(zhì)層3上形成多個(gè)相互分離的孔(用于形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞6)，多個(gè)孔在層間介質(zhì)層3中非排布，多個(gè)孔排布形成圖形。如圖1及圖2中所示，半導(dǎo)體襯底I左側(cè)上的孔之間具有較大的間距(即，該區(qū)域的圖形密度小)，定義半導(dǎo)體襯底I左側(cè)上的孔排布形成第一圖形，半導(dǎo)體襯底I右側(cè)上的孔之間具有較小的間距(即，該區(qū)域的圖形密度大)，定義半導(dǎo)體襯底I右側(cè)上的孔排布形成第二圖形。在層間介質(zhì)層3及孔的底部及其側(cè)壁上淀積阻擋金屬層4，在阻擋金屬層4上淀積金屬層5，第一圖形、第二圖形中的孔被金屬層5填充。如圖2所示，對(duì)金屬層5、阻擋金屬層4進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光處理直至層間介質(zhì)層3露出，以形成導(dǎo)電柱塞6。由于金屬的拋光速率大于層間介質(zhì)層的拋光速率，且半導(dǎo)體襯底I左側(cè)上的孔之間具有較大的間距，半導(dǎo)體襯底I右側(cè)上的孔之間具有較小的間距，第一圖形的圖形密度比第二圖形的圖形密度小，即第一圖形所在區(qū)域中金屬所占的比例較小，第二圖形所在區(qū)域中金屬所占的比例較大，因此第一圖形所在區(qū)域的拋光速率比第二圖形所在區(qū)域的拋光速率慢，使對(duì)第一圖形所在區(qū)域進(jìn)行拋光時(shí)，第一圖形所在區(qū)域中的層間介質(zhì)層3充當(dāng)拋光阻擋層，在對(duì)第二圖形所在區(qū)域進(jìn)行拋光時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)拋光，以致第一圖形所在區(qū)域的高度高于第二圖形所在區(qū)域的高度，即第一圖形所在區(qū)域及第二圖形所在區(qū)域中導(dǎo)電柱塞6的高度不一致，從而導(dǎo)致金屬互連結(jié)構(gòu)中表面電阻不一致，影響整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，在對(duì)金屬互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光處理的過(guò)程中，它能避免或減緩金屬互連結(jié)構(gòu)中由于圖形密度變化引起的拋光不均勻等一系列問(wèn)題，并改善硅片表面的平整度及整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱塞，本方法包括以下步驟:提供形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上的待形成所述導(dǎo)電柱塞的區(qū)域形成多晶硅柱；在形成有所述多晶硅柱的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述多晶娃柱的表面；對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出；去除所述多晶硅柱，以在所述層間介質(zhì)層中形成與所述半導(dǎo)體元件相連通的孔；在形成有所述孔的半導(dǎo)體襯底上淀積金屬層，以填充所述孔；對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞?？蛇x的，所述多晶硅柱的形成方法如下:在所述形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上淀積多晶硅層；對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行拋光直至其表面平坦；在所述多晶硅層上形成圖形化光刻膠，對(duì)沒(méi)有被圖形化光刻膠覆蓋的多晶硅層進(jìn)行刻蝕以形成所述多晶硅柱。可選的，在所述淀積多晶硅層前，在所述半導(dǎo)體襯底上淀積阻擋層?？蛇x的，在所述淀積金屬層前，在所述層間介質(zhì)層、所述孔的底部及其側(cè)壁上形成阻擋金屬層。可選的，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其磨料為氧化鈰磨料或氧化硅磨料?？蛇x的，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為固結(jié)磨料研磨與拋光工藝。可選的，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述層間介質(zhì)層與所述多晶硅的拋光速率之比大于10。可選的，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其磨料為氧化鋁磨料或氧化硅磨料。可選的，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為電化學(xué)機(jī)械拋光工藝?？蛇x的，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述金屬層與所述層間介質(zhì)層的拋光速率之比大于10。與現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法相比，本發(fā)明在層間介質(zhì)層中形成用以形成導(dǎo)電柱塞的孔之前，先在待形成導(dǎo)電柱塞的區(qū)域形成多晶硅柱，然后淀積層間介質(zhì)層，對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光并控制層間介質(zhì)層與多晶硅之間具有較大的拋光速率之比，當(dāng)多晶硅柱非均勻排布時(shí)，間距(相鄰多晶硅柱之間的間距)較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光速率大于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光速率，以致間距較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度大于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度，而后續(xù)在對(duì)金屬層進(jìn)行拋光時(shí)，間距較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度小于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度。因此兩次拋光處理之后，半導(dǎo)體襯底上不同區(qū)域的拋光厚度之和不存在或存在較小的拋光厚度斷差，從而使金屬互連結(jié)構(gòu)中表面電阻較為一致，使整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能提高。


圖1、圖2是現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)制作過(guò)程中形成的金屬互連結(jié)構(gòu)剖視圖。圖3是本發(fā)明金屬互連結(jié)構(gòu)制作方法的實(shí)施例中金屬互連結(jié)構(gòu)的制作流程圖。圖4至圖8是圖3所示金屬互連結(jié)構(gòu)制作流程中形成的金屬互連結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，在對(duì)金屬互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行拋光處理的過(guò)程中，它能避免或減緩金屬互連結(jié)構(gòu)中由于圖形密度變化引起的拋光不均勻等一系列問(wèn)題，并改善硅片表面的平整度及整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能。本實(shí)施例是在半導(dǎo)體襯底上形成半導(dǎo)體元件，然后在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上形成金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，其制作流程如圖3所示:Sll.在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上形成相互分離的多晶硅柱，多晶硅柱在半導(dǎo)體襯底上非均勻排布。S12.在形成有多晶硅柱的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層，對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至多晶硅柱的表面露出。S13.去除多晶硅柱，以形成與半導(dǎo)體元件相連通的孔。S14.在形成有孔的半導(dǎo)體襯底上淀積金屬層，以填充孔。S15.對(duì)金屬層進(jìn)行拋光直至層間介質(zhì)層的表面露出，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞。圖4至圖8是圖3所示制作方法在制作金屬互連結(jié)構(gòu)過(guò)程中形成的剖視圖，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，下面將圖3與圖4至圖8結(jié)合起來(lái)對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。首先執(zhí)行步驟Sll:在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上形成相互分離的多晶硅柱，多晶硅柱在半導(dǎo)體襯底上非均勻排布。提供半導(dǎo)體襯底10，在半導(dǎo)體襯底10上形成多種半導(dǎo)體元件(未示出)，這里的半導(dǎo)體元件可以是晶體管、電阻器等常規(guī)器件，還可以是在半導(dǎo)體襯底10中形成摻雜區(qū)，如P阱、N阱等。在半導(dǎo)體襯底10上形成所需半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)后，如圖4所示，根據(jù)應(yīng)用需要有時(shí)需在半導(dǎo)體襯底10上淀積阻擋層11，阻擋層11用于保護(hù)半導(dǎo)體襯底10上的半導(dǎo)體元件。阻擋層11的材質(zhì)可以為氮化硅或氮氧化硅等合適的阻擋材料，其可以利用化學(xué)氣相沉積(CVD)等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體薄膜淀積工藝形成。在本實(shí)施例中，阻擋層11的材質(zhì)為氮化硅，其厚度為200 A-1000 A。在阻擋層11上淀積多晶硅層，在待形成導(dǎo)電柱塞17的區(qū)域形成多晶硅柱12。多晶硅柱12的形成方法有多種，在本實(shí)施例中，多晶硅柱12的形成方法如下:在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底10上淀積多晶硅層；對(duì)多晶硅層進(jìn)行拋光直至其表面平坦；在多晶硅層上形成圖形化光刻膠，對(duì)沒(méi)有被圖形化光刻膠覆蓋的多晶硅層進(jìn)行刻蝕以形成多晶硅柱12。相鄰多晶硅柱12之間存在間距(這里的間距是指相鄰多晶硅柱12之間形成的開(kāi)口的寬度)，多晶硅柱12在半導(dǎo)體襯底10上非均勻排布，多晶硅柱12排布形成圖形。如圖4所示，多晶硅柱12a排布形成的圖形為第一圖形，多晶硅柱12b排布形成的圖形為第二圖形。多晶硅柱12a之間具有較大的間距，即其圖形密度較小，多晶硅柱12b之間具有較小的間距，即其圖形密度較大。多晶硅柱12在后續(xù)工藝中會(huì)被去除，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的孔?？筛鶕?jù)需要，對(duì)多晶硅柱12的高度進(jìn)行設(shè)定。在本實(shí)施例中，多晶硅柱12的高度約為
8000A。然后執(zhí)行步驟S12:在形成有多晶硅柱的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層，對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至多晶硅柱的表面露出。在多晶硅柱12及阻擋層11上淀積層間介質(zhì)層13，其材質(zhì)可為半導(dǎo)體領(lǐng)域中常用的氧化硅，比如氟硅玻璃(FSG)，TEOS，多孔低介電常數(shù)材料，以及由高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDPCVD)或高深寬比等離子體工藝(High Aspect Ratio Plasma)形成的氧化娃等。層間介質(zhì)層13有時(shí)也會(huì)用磷或硼進(jìn)行摻雜，以提高層間介質(zhì)層的介電特性。在本實(shí)施例中，層間介質(zhì)層13超出多晶硅柱12的厚度為500A-3000A。如圖5所示，對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行拋光即平坦化處理直至多晶硅柱12的表面露出。在本實(shí)施例中，可以利用傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行平坦化處理，其磨料為氧化鈰磨料或氧化硅磨料。氧化鈰磨料或氧化硅磨料的顆粒尺寸是非常均勻的，因此利用此種磨料來(lái)對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)能獲得較好的拋光均勻性。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以利用固結(jié)磨料研磨與拋光工藝(fixed abrasive CMP)對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行平坦化處理。固結(jié)磨料研磨與拋光工藝有許多優(yōu)點(diǎn)，例如具有良好的平坦化性能，拋光過(guò)程中對(duì)硅片產(chǎn)生的侵蝕較少等。為了減少侵蝕(所謂侵蝕是指在圖形所在區(qū)域中金屬和層間介質(zhì)層被過(guò)拋光)的產(chǎn)生，在對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行拋光的過(guò)程中，需使層間介質(zhì)層13與多晶硅層之間有較高的拋光速率比。在本實(shí)施例中，層間介質(zhì)層13與多晶硅層之間的拋光速率比大于10。對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行拋光時(shí)，由于層間介質(zhì)層13的拋光速率大于多晶硅層的拋光速率，根據(jù)圖形密度效應(yīng)，由于第一圖形的圖形密度比第二圖形的圖形密度小即第一圖形所在區(qū)域中層間介質(zhì)層13所占的比例較大、第二圖形所在區(qū)域中多晶硅層所占的比例較大，因此拋光至第一圖形所在區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)拋光，而拋光至第二圖形所在區(qū)域時(shí)拋光過(guò)程幾乎會(huì)在第二圖形中的多晶硅柱12b表面停止，如圖5所示，這會(huì)導(dǎo)致拋光處理后第一圖形所在區(qū)域的拋光厚度大于第二圖形所在區(qū)域的拋光厚度。
然后執(zhí)行步驟S13:去除多晶硅柱，以形成與半導(dǎo)體元件相連通的孔。如圖6所示，去除多晶硅柱12以形成與半導(dǎo)體元件相連通的孔14。孔14a排布形成的圖形為第三圖形，孔14b排布形成的圖形為第四圖形?？?4a之間具有較大的間距(這里的間距是指相鄰孔之間的層間介質(zhì)層的寬度)，即其圖形密度較小，孔14b之間具有較小的間距，即其圖形密度較大。如果多晶硅柱12下面還形成有阻擋層11時(shí)，在此步驟中，除了去除多晶硅柱12，還要去除多晶硅柱12下面的阻擋層11，則此時(shí)孔14是形成在層間介質(zhì)層13及阻擋層11中。多晶硅柱12及多晶硅柱12下方的阻擋層11的去除方法有多種，如干法刻蝕或濕法刻蝕或兩者的結(jié)合方法。在層間介質(zhì)層13及阻擋層11中形成的孔14定義了金屬互連結(jié)構(gòu)中的金屬連接路徑形式。然后執(zhí)行步驟S14:在形成有孔的半導(dǎo)體襯底上淀積金屬層，以填充孔。淀積金屬層16之前，一方面為了加強(qiáng)金屬層16與層間介質(zhì)層13的鍵合能力，另一方面為了防止金屬層16中的金屬擴(kuò)散，如圖7所示，需先在層間介質(zhì)層13、孔14的底部及其側(cè)壁上淀積阻擋金屬層15，其材質(zhì)可為鈦(Ti)或氮化鈦(TiN)或鉭(Ta)或氮化鉭(TaN)等。然后在阻擋金屬層15上淀積金屬層16以使孔14被金屬層16填充。金屬層16的材質(zhì)可以為銅(Cu)、鎢(W)、招(Al)等。可根據(jù)金屬互連結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對(duì)阻擋金屬層15、金屬層16的材料進(jìn)行選擇。最后執(zhí)行步驟S15:對(duì)金屬層進(jìn)行拋光直至層間介質(zhì)層的表面露出，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞。如圖8所示，對(duì)金屬層16進(jìn)行拋光即平坦化處理直至層間介質(zhì)層13的表面露出。此時(shí)，金屬層16填充在孔14后形成導(dǎo)電柱塞17。導(dǎo)電柱塞17與半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體元件(如晶體管的源極、漏極)進(jìn)行連接，以便后續(xù)形成金屬連接電路。當(dāng)金屬層16下面形成有阻擋金屬層15時(shí)，則此步驟中對(duì)金屬層16的拋光過(guò)程還包括對(duì)阻擋金屬層15的拋光，直至層間介質(zhì)層13的表面露出。在本實(shí)施例中，可以利用傳統(tǒng)的化學(xué)機(jī)械拋光工藝對(duì)金屬層16、阻擋金屬層15進(jìn)行拋光處理，其磨料為氧化硅磨料或氧化鋁磨料。氧化硅磨料或氧化鋁磨料在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中的應(yīng)用技術(shù)比較成熟，因此利用它們來(lái)對(duì)金屬層16、阻擋金屬層15進(jìn)行拋光處理時(shí)能獲得較好的拋光效果。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以利用電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)工藝對(duì)金屬層16、阻擋金屬層15進(jìn)行拋光處理。電化學(xué)機(jī)械拋光工藝有許多優(yōu)點(diǎn)，例如它能使用較低的壓力，對(duì)拋光材料造成的損傷比較小等。為了減少侵蝕的產(chǎn)生，在對(duì)金屬層16、阻擋金屬層15進(jìn)行拋光的過(guò)程中，需使金屬層16及阻擋金屬層15與層間介質(zhì)層13之間有較高的拋光速率比。在本實(shí)施例中，金屬層16及阻擋金屬層15與層間介質(zhì)層13之間的拋光速率比均大于10。對(duì)金屬層16及阻擋金屬層15進(jìn)行拋光處理時(shí)，由于金屬層16及阻擋金屬層15的拋光速率大于層間介質(zhì)層13的拋光速率，根據(jù)圖形密度效應(yīng)，由于第三圖形所在區(qū)域中孔14a的密度比第四圖形所在區(qū)域中孔14b的密度小即第三圖形所在區(qū)域中層間介質(zhì)層13所占的比例較大、第四圖形所在區(qū)域中金屬層16及阻擋金屬層15所占的比例較大，因此拋光至第四圖形所在區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)拋光，而拋光至第三圖形所在區(qū)域時(shí)拋光過(guò)程幾乎會(huì)在第四圖形中的層間介質(zhì)層13表面停止，如圖8所示，此步驟中的拋光處理使第四圖形所在區(qū)域的拋光厚度大于第三圖形所在區(qū)域的拋光厚度。由于前續(xù)步驟S12中對(duì)層間介質(zhì)層13進(jìn)行拋光處理后第一圖形所在區(qū)域(第一圖形所在區(qū)域與第三圖形所在區(qū)域?yàn)橥粎^(qū)域)的拋光厚度大于第二圖形所在區(qū)域(第二圖形所在區(qū)域與第四圖形所在區(qū)域?yàn)橥粎^(qū)域)的拋光厚度，而此步驟中對(duì)金屬層16及阻擋金屬層16進(jìn)行拋光處理后第三圖形所在區(qū)域的拋光厚度小于第四圖形所在區(qū)域的拋光厚度，因此兩次拋光處理使第一圖形所在區(qū)域(即第三圖形所在區(qū)域)的拋光厚度與第二圖形所在區(qū)域(即第四圖形所在區(qū)域)的拋光厚度得以相互彌補(bǔ)，即，使第二圖形所在區(qū)域即高密度圖形區(qū)域與第一圖形所在區(qū)域即低密度圖形區(qū)域之間不存在或存在較小的拋光厚度斷差，使導(dǎo)電柱塞17的高度較為一致，從而使金屬互連結(jié)構(gòu)中表面電阻較為一致，使整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:與現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法相比，本發(fā)明在層間介質(zhì)層中形成用以形成導(dǎo)電柱塞的孔之前，先在待形成導(dǎo)電柱塞的區(qū)域形成多晶硅柱，然后淀積層間介質(zhì)層，對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光并控制層間介質(zhì)層與多晶硅之間具有較大的拋光速率之比，當(dāng)多晶硅柱非均勻排布時(shí)，間距(相鄰多晶硅柱之間的間距)較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光速率大于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光速率，以致間距較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度大于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度，而后續(xù)在對(duì)金屬層進(jìn)行拋光時(shí)，間距較大的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度小于間距較小的多晶硅柱所在區(qū)域的拋光厚度。因此兩次拋光處理之后，半導(dǎo)體襯底上不同區(qū)域的拋光厚度之和不存在或存在較小的拋光厚度斷差，從而使金屬互連結(jié)構(gòu)中表面電阻較為一致，使整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能提高。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以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)方案做出可能的變動(dòng)和修改，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)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，所述金屬互連結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電柱塞，所述方法包括以下步驟: 提供形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底； 在半導(dǎo)體襯底上的待形成所述導(dǎo)電柱塞的區(qū)域形成多晶硅柱； 在形成有所述多晶硅柱的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層覆蓋所述多晶娃柱的表面； 對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出； 去除所述多晶硅柱，以在所述層間介質(zhì)層中形成與所述半導(dǎo)體元件相連通的孔； 在形成有所述孔的半導(dǎo)體襯底上淀積金屬層，以填充所述孔； 對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述多晶硅柱的形成方法如下: 在所述形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上淀積多晶硅層； 對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行拋光直至其表面平坦； 在所述多晶硅層上形成圖形化光刻膠，對(duì)沒(méi)有被圖形化光刻膠覆蓋的多晶硅層進(jìn)行刻蝕以形成所述多晶硅柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作方法，其特征在于，在所述淀積多晶硅層前，在所述半導(dǎo)體襯底上淀積阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述淀積金屬層前，在所述層間介質(zhì)層、所述孔的底部及其側(cè)壁上形成阻擋金屬層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其磨料為氧化鈰磨料或氧化硅磨料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為固結(jié)磨料研磨與拋光工藝。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至所述多晶硅柱的表面露出的步驟中，所述層間介質(zhì)層與所述多晶硅的拋光速率之比大于10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為化學(xué)機(jī)械拋光工藝，其磨料為氧化鋁磨料或氧化硅磨料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述拋光工藝為電化學(xué)機(jī)械拋光工藝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，對(duì)所述金屬層進(jìn)行拋光直至所述層間介質(zhì)層的表面露出的步驟中，所述金屬層與所述層間介質(zhì)層的拋光速率之比大于10。
全文摘要
本發(fā)明提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，包括在形成有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體襯底上形成相互分離的多晶硅柱，多晶硅柱在半導(dǎo)體襯底上非均勻排布；在形成有多晶硅柱的半導(dǎo)體襯底上淀積層間介質(zhì)層，對(duì)層間介質(zhì)層進(jìn)行拋光直至多晶硅柱的表面露出；去除多晶硅柱，以形成與半導(dǎo)體元件相連通的孔；在形成有孔的半導(dǎo)體襯底上淀積金屬層，以填充孔；對(duì)金屬層進(jìn)行拋光直至層間介質(zhì)層的表面露出，以形成金屬互連結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電柱塞。由上述制作方法獲得的金屬互連結(jié)構(gòu)中導(dǎo)電柱塞的高度較為一致，使金屬互連結(jié)構(gòu)的表面電阻較為一致，使整個(gè)半導(dǎo)體集成電路的電學(xué)性能提高。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103117246SQ20111036607
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者陳楓 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司