互连结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体制造领域，尤其设及一种互连结构的制作方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸越来越小，互连结构的RC延迟效 应对器件的开启速度影响越来越大。为了减小RC延迟效应，现有技术用电阻率小的铜代替 电阻率大的侣，W减小金属互连线的电阻；并且，利用低介电材料化值小于氧化娃）来取代 传统的氧化娃，W减小金属互连线间的电容。由于金属铜难W刻蚀，现有技术利用双镶嵌工 艺制作铜互连结构。
[0003] 参考图1~图3,为现有技术的铜互连结构制作方法剖面结构示意图。
[0004] 首先，请参考图1，提供半导体衬底100。在所述半导体衬底100上依次形成低K 介质层110和硬掩膜层120,硬掩膜层120具有贯穿自身厚度的开口 130,开口 130暴露低 K介质层110上表面。
[0005] 然后，请参考图2, W硬掩膜层120为掩模，沿开口 130刻蚀低K介质层110, W在 低K介质层110内形成接触孔140。图中虽未显示，但在形成接触孔140时，还可W在低K 介质层110内形成沟槽（未示出），所述沟槽可W与接触孔140部分重叠，W便在后续填充 铜金属后能够形成双镶嵌铜互连结构。接着，可W去除图1所示位于低K介质层110上方 的硬掩膜层120。
[0006] 之后，请参考图3,在所述接触孔140和所述沟槽内填充铜金属，并进行平坦化工 艺，使得所述接触孔140内充满铜金属，形成接触插塞150。而所述沟槽内也充满铜金属，形 成铜金属互连线。接触插塞150和未示出的铜金属互连线构成双镶嵌铜互连结构。
[0007] 然而，现有铜互连结构的制作方法形成的器件开关速度慢，无法满足应用需求。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的问题是提供一种互连结构的制作方法，W减小器件的RC延迟，提高 了器件的开关速度，从而满足运用需求。
[0009] 为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的制作方法，包括：
[0010] 提供半导体衬底；
[0011] 在所述半导体衬底上形成低K介质层；
[0012] 在所述低K介质层上形成硬掩膜层；
[0013] 形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口；
[0014] 在形成所述开口后，进行退火工艺；
[0015] 在所述退火工艺后，W所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，W 形成接触孔；
[0016] 采用金属填充满所述接触孔。 阳017] 可选的，所述退火工艺采用的溫度范围为300°C~500°C。
[0018] 可选的，所述退火工艺采用的退火时间为100s~1000s。
[0019] 可选的，所述退火工艺采用的压力为ITorr~lOTorr。
[0020] 可选的，所述硬掩膜层的材料包括TiN、Ti和化N的至少其中之一。
[OOW 可选的，所述硬掩膜层的厚度范围为IOOA~300A。
[0022] 可选的，在形成所述开口之后，且在进行所述退火工艺之前，还包括对所述开口进 行清洗的步骤。
[0023] 可选的，形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口包括W下步骤：
[0024] 在所述硬掩膜层上形成图案化的光刻胶层；
[00巧]W所述光刻胶层为掩模刻蚀所述硬掩膜层，W形成所述开口；
[00%] 在形成所述开口后，去除所述光刻胶层。
[0027] 可选的，在形成所述硬掩膜层前，还包括在所述低K介质层上形成帽盖层的步骤， 所述硬掩膜层形成在所述帽盖层上。
[0028] 可选的，在所述半导体衬底上形成所述低K介质层前，还包括在所述半导体衬底 上形成刻蚀停止层的步骤，所述低K介质层形成在所述刻蚀停止层上。
[0029] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0030] 本发明的技术方案中，先形成贯穿所述硬掩膜层厚度的开口，然后进行退火工艺， 在所述退火工艺后，再W所述硬掩膜层为掩模，沿所述开口刻蚀所述低K介质层，W形成接 触孔，最后采用金属填充满所述接触孔。退火工艺能够使得硬掩膜层内的晶粒重新排除，消 除晶粒之间的应力，从而消除硬掩膜层形成过程中对低K介质层之间的应力作用。并且，由 于退火工艺在硬掩膜层中形成开口之后进行，因此退火工艺还能够消除硬掩膜层因形成开 口而对低K介质层造成的新的应力作用，保证后续沿所述开口刻蚀低K介质层形成接触孔 时，所形成的接触孔形貌良好，并且呈上宽下窄的漏斗形，有利于后续金属的填充，而不出 现摇摆倾斜现象。因此后续能够形成质量良好的互连结构，减小等互连结构的电阻，从而减 小了器件的RC时间常数，提高了器件的性能，满足了应用的需求。
[0031] 进一步，所述退火工艺采用的溫度范围可W为300°C~500°C。退火工艺采用的溫 度需要控制在300°C W上，W保证硬掩膜层的应力作用得到充分消除。通常退火溫度越高， 消除应力效果越好，但是溫度如果高于500°C，会影响产品的热预算。
【附图说明】
[0032] 图1至图3是现有互连结构的制作方法各步骤对应结构示意图；
[0033] 图4至图7是本发明实施例提供的互连结构的制作方法各步骤对应结构示意图。
【具体实施方式】
[0034] 现有互连结构的制作方法所形成的器件开关速度较慢，无法满足工艺要求。造成 器件开关速度慢的原因是：器件的RC时间常数大。而造成RC时间常数大的原因是：现有方 法形成的接触孔出现摇摆倾斜现象（wiggling),如图2所示。所述摇摆倾斜导致部分接触 孔的顶部变窄，进而导致相应接触孔在填充时出现困难，填充后形成的相应接触插塞的宽 度也随之减小（如图3所示，左右两个接触插塞150宽度明显小于中间接触插塞150宽度）， 并且形成的接触插塞内部也易出现空桐（void,未标注，如图3中右边的接触插塞150左下 角空白所示）。由于互连线和接触插塞的尺寸不均匀，并且易出现空桐，因此增加了互连结 构的电阻，从而增大了器件的RC时间常数，降低了器件的反应速度，最终影响器件的性能。
[0035] 进一步分析得到，接触孔出现摇摆倾斜的原因是：硬掩膜层与位于其下方的低K 介质层之间存在较大的应力，在后续刻蚀低K介质层W形成的接触孔和沟槽时，在相应的 应力作用下，接触孔和沟槽的侧壁会发生形变，导致接触孔和沟槽的侧壁在压力作用下向 其中一侧摇摆倾斜。因此，部分接触孔和沟槽的顶部宽度减小，填充时易出现空桐，形成的 接触插塞和互连线电阻增大，从而增大了器件的RC时间常数，影响了器件的开关速度。
[0036] 为此，本发明提供一种互连结构的制作方法，所述方法在形成硬掩膜层的开口之 后，增加了一道退火工艺，在所述退火工艺后，才对所述低K介质层进行刻蚀。所增加的退 火工艺能够消除硬掩膜层与低K介质层之间的应力作用。保证后续沿所述开口刻蚀低K介 质层形成接触孔时，所形成的接触孔形貌良好，并且呈上宽下窄的漏斗形，而不出现摇摆倾 斜现象。
[0037] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施例做详细的说明。
[0038] 本发明实施例提供一种互连结构的制作方法，请结合参考图4至图7。
[0039] 请参考图4,提供半导体衬底（未示出），在所述半导体衬底上形成刻蚀停止层 200。在刻蚀停止层200上形成低K介质层210。在低K介质层210上形成帽盖层220。在 帽盖层220上形成硬掩膜层230。并在硬掩膜层230上形成图案化的光刻胶层240 (硬掩膜