[发明专利]金属互连结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种金属互连结构及其制作方法，在一衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层，对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构，在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。本发明中铝衬垫层既可以作为衬垫又可以作为顶层金属层，省去顶层金属层和再分布通孔层，精简了工艺流程，降低了生产成本。同时铝衬垫层厚度的降低，减少了铝衬垫表面须状缺陷，减小对后续工艺的影响。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属互连结构及其制作方法。

背景技术

在半导体后段工艺中，可根据不同需要在半导体衬底上设置多层金属互连结构，每层金属互连结构包括金属互连线和绝缘层，在绝缘层内形成沟槽和通孔，然后在所述沟槽和通孔内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，一般选用铜作为金属互连线材料。然后在上述结构的基础上沉积铝衬垫，顶层互连结构与铝衬垫键合，为后续的封装制程作准备。

现有金属互连结构中，顶层金属层102通过填铝的再分布通孔层103与铝衬垫层104连接，与前层金属互连层100的连接则通过通孔结构101实现。结构如图1所示。其过程包括以下步骤：

1.提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层100，在所述金属互连层上依次形成第一刻蚀终止层110、第一绝缘层120、第二刻蚀终止层130和第二绝缘层140。所述金属互连层100(图1中未全示)包括介质层与形成于所述介质层中的金属层；

2.采用光罩掩膜技术，依次刻蚀第二绝缘层140、第二刻蚀终止层130、第一绝缘层120和第一刻蚀终止层110，至显露出前层金属互连层100中的金属层，形成金属通孔和金属沟槽；

3.在所述金属通孔和金属沟槽中填入金属铜，并采用化学机械研磨(CMP)进行平坦化，使所述填铜的金属沟槽的上表面与所述第二绝缘层140的上表面平齐，形成通孔结构101和顶层金属层102；

4.在所述顶层金属层102和第二绝缘层140上依次形成第三刻蚀终止层150和第三绝缘层160；

5.采用光罩掩膜技术，依次刻蚀第三绝缘层160和第三刻蚀终止层150，形成再分布通孔；

6.在所述再分布通孔和第三绝缘层上沉积铝层，形成再分布通孔层103；

7.采用光罩掩膜技术，在所述铝层上刻蚀形成铝衬垫层104。

上述金属互连工艺中，在步骤2，5，7中都用到光罩掩膜技术，工艺流程繁琐，同时由于铝作为衬垫使用，其关键尺寸较大，铝沉积的厚度也较厚。铝衬垫越厚，铝衬垫的应力也就越大，沉积铝衬垫后，在铝衬垫表面须状缺陷(whisker defect)也会加剧，须状缺陷的尺寸足够大时，会导致相邻铝衬垫短路，而且在后续金属化图形蚀刻工艺过程中，导致蚀刻不干净，影响良率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种金属互连结构的制作方法，具体步骤如下：

S01：提供一衬底，所述衬底上形成有至少一层金属互连层，在所述金属互连层上形成介质层；

S02：对所述介质层进行刻蚀形成通孔，在所述通孔中填充金属形成通孔结构；

S03：在所述介质层及通孔结构上形成铝衬垫层。

进一步的，步骤S01中所述介质层包括刻蚀终止层和绝缘层。

进一步的，步骤S02中在所述通孔中填充金属，所述金属为金属铜或含铜金属。

进一步的，步骤S02中在所述通孔填充金属后，进行化学机械研磨。

进一步的，步骤S02中所述通孔暴露出所述金属互连层。