互连结构及其形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种互连结构及其形成方法。
【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 电阻率大的铝，以减小金属互连线的电阻。并且，利用低K材料（介电常数值小于氧化硅的 材料）来取代传统的氧化娃，以减小金属互连线间的电容，然而低K材料形成的低K介质层 机械强度通常较小。当低K介质层的K值进一步降低时，通常其结构变得疏松多孔（由于 空气的介电常数指定为1，在材料引入多孔性能够降低介电常数，但是空气的引入使低K介 质层结构变得疏松多孔），因此低K介质层的机械强度进一步下降。
[0003] 由于金属铜难以刻蚀，现有技术通常利用双镶嵌（dual damascene)工艺制作铜互 连结构。而在半导体器件的尺寸缩小的情况下，为了减小光刻胶层的厚度，并且为便于光刻 胶的去除，通常采用硬掩膜层代替光刻胶以对低K介质层进行刻蚀，以形成双镶嵌孔槽结 构。
[0004] 然而，由于低K介质层机械强度低，后续硬掩膜层的压力施加于低K介质层后，当 形成具有条形沟槽（trench)的孔槽结构时，易造成条形沟槽两侧侧壁的低K介质层发生线 路变形（line distortion)。而一旦刻蚀低K介质层形成的条形沟槽发生线性变形，就会进 一步影响后续填充工艺的顺序进行。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的问题是提供一种互连结构及其形成方法，以改善在低K介质层中形 成具有条形沟槽的孔槽结构时，发生线性变形的情况，防止互连结构经时击穿下降，提高互 连结构的可靠性。
[0006] 为解决上述问题，本发明提供一种互连结构的形成方法，包括：
[0007] 提供半导体衬底；
[0008] 在所述半导体衬底上形成低K介质层；
[0009] 在所述低K介质层中形成多个第一条形沟槽和多个第二条形沟槽，所述第一条形 沟槽和第二条形沟槽平行，相邻两个所述第一条形沟槽中间具有一个所述第二条形沟槽， 相邻两个所述第二条形沟槽中间具有一个所述第一条形沟槽；
[0010] 在所述第二条形沟槽两侧侧壁均形成多个侧槽，同一侧壁中，相邻两个所述侧槽 之间的距离相等，不同侧壁中，所述侧槽位于所述侧壁的同一长度位置；
[0011] 在每个所述第一条形沟槽底部形成多个接触孔，在平行于所述接触孔横截面的平 面上，且在所述第一条形沟槽长度所在方向上，所述接触孔位于相邻两个所述侧槽之间，或 者所述侧槽位于相邻两个所述接触孔之间；
[0012] 采用金属填充满所述接触孔、第一条形沟槽、第二条形沟槽和侧槽。
[0013] 可选的，形成所述第一条形沟槽、第二条形沟槽和侧槽的步骤包括：
[0014] 在所述低K介质层上形成硬掩膜层；
[0015] 对所述硬掩膜层进行刻蚀，以形成贯穿所述硬掩膜层厚度的多个第一条形开口和 多个第二条形开口，所述第一条形开口和第二条形开口平行，相邻两个所述第一条形开口 中间具有一个所述第二条形开口，相邻两个所述第二条形开口中间具有一个所述第一条形 开口；
[0016] 在每个所述第二条形开口的两侧侧壁均形成多个侧口，同一侧壁中，相邻两个所 述侧口之间的距离相等，不同侧壁中，所述侧口位于所述侧壁的同一长度位置；
[0017] 以所述硬掩膜层为掩模，沿所述第一条形开口、第二条形开口和侧口刻蚀所述低K 介质层。
[0018] 可选的，采用具有第一条形开孔和第二条形开孔的光刻胶层为掩模，刻蚀所述硬 掩膜层；所述第一条形开孔用于形成所述第一条形开口，所述第二条形开孔用于形成所述 第二条形开口；所述第二条形开孔两侧侧壁还具有多个侧孔，所述侧孔用于形成所述侧口。
[0019] 可选的，米用具有第一条形窗口和第二条形窗口的第一掩模版为掩模，对所述光 刻胶层进行曝光；所述第一条形窗口用于形成所述第一条形开孔，所述第二条形窗口用于 形成所述第二条形开孔；所述第二窗口两侧侧壁还具有多个侧窗，所述侧窗用于形成所述 侧孔。
[0020] 可选的，在第一掩模版布局设计过程中同时设计所述侧窗，或者在所述第一掩模 版的光学邻近修正过程中增加设计所述侧窗。
[0021] 可选的，在平行于所述接触孔横截面的平面上，所述第一条形沟槽和第二条形沟 槽的宽度相等，并且均为10 ym~45 ym ;未形成所述侧槽时，所述第一条形沟槽和第二条 形沟槽之间的距离与所述第一条形沟槽的宽度相等。
[0022] 可选的，在平行于所述接触孔横截面的平面上，所述侧槽的长度为所述第二条形 沟槽宽度的〇. 5倍~2. 0倍，所述侧槽的宽度为所述第二条形沟槽宽度的0. 2倍~0. 5倍。
[0023] 可选的，在所述第二条形沟槽的同一侧壁中，相邻所述侧槽的距离为所述第二条 形沟槽宽度的1. 3倍~10倍。
[0024] 为解决上述问题，本发明还提供了一种互连结构，包括：
[0025] 半导体衬底；
[0026] 位于所述半导体衬底上的低K介质层；
[0027] 位于所述低K介质层中的多个第一条形沟槽和多个第二条形沟槽，所述第一条形 沟槽和第二条形沟槽平行，相邻两个所述第一条形沟槽中间具有一个所述第二条形沟槽， 相邻两个所述第二条形沟槽中间具有一个所述第一条形沟槽；
[0028] 每个所述第一条形沟槽底部具有多个接触孔，在平行于所述接触孔横截面的平面 上，且在所述第一条形沟槽长度所在方向上，所述接触孔位于相邻两个所述侧槽之间，或者 所述侧槽位于相邻两个所述接触孔之间；
[0029] 金属，所述金属填充满所述接触孔、第一条形沟槽和第二条形沟槽；
[0030] 所述第二条形沟槽两侧侧壁均具有多个侧槽，同一侧壁中，相邻两个所述侧槽之 间的距离相等，不同侧壁中，所述侧槽位于所述侧壁的同一长度位置；
[0031] 所述金属同时填充满所述侧槽。
[0032] 可选的，在平行于所述接触孔横截面的平面上，所述第一条形沟槽和第二条形沟 槽的宽度相等，并且均为10 ym~45 ym ;未形成所述侧槽时，所述第一条形沟槽和第二条 形沟槽之间的距离与所述第一条形沟槽的宽度相等。
[0033] 可选的，在平行于所述接触孔横截面的平面上，所述侧槽的长度为所述第二条形 沟槽宽度的〇. 5倍~2. 0倍，所述侧槽的宽度为所述第二条形沟槽宽度的0. 2倍~0. 5倍。
[0034] 可选的，在所述第二条形沟槽的同一侧壁中，相邻所述侧槽的距离为所述第二条 形沟槽宽度的1. 3倍~10倍。
[0035] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
[0036] 本发明的技术方案中，在半导体衬底上形成低K介质层，然后在所述低K介质层中 形成多个第一条形沟槽和多个第二条形沟槽，相邻两个所述第一条形沟槽中间具有一个所 述第二条形沟槽，相邻两个所述第二条形沟槽中间具有一个所述第一条形沟槽，之后在所 述第二条形沟槽两侧侧壁均形成多个侧槽，同一侧壁中，相邻两个所述侧槽之间的距离相 等，不同侧壁中，所述侧槽位于所述侧壁的同一长度位置，此后在每个所述第一条形沟槽底 部形成多个接触孔，在平行于所述接触孔横截面的平面上，且在所述第一条形沟槽长度所 在方向上，所述接触孔位于相邻两个所述侧槽之间，或者所述侧槽位于相邻两个所述接触 孔之间，最后采用金属填充满所述接触孔、第一条形沟槽、第二条形沟槽和侧槽。由于在第 二条形沟槽侧壁形成多个侧槽，并且同一侧壁中，相邻两个所述侧槽之间的距离相等，不同 侧壁中，所述侧槽位于所述侧壁的同一长度位置，因此，所述侧槽能够与形成在第一条形沟 槽底部的接触孔形成规整的交错排布，在所述侧槽的调整作用下，能够防止在形成接触孔 的过程中，第一条形沟槽和第二条形沟槽共有的侧壁向第二条形沟槽倾斜，从而防止在形 成具有条形沟槽的孔槽结构时发生线性变形，进而有利于第一条形沟槽和第二条形沟槽的 填充，并且防止所形成的互连结构经时击穿下降，提高所形成互连结构的可靠性。
[0037] 进一步，在所述低K介质层上形成硬掩膜层，通过对所述硬掩膜层进行刻蚀，以形 成贯穿所述硬掩膜层厚度的多个第一条形开口和多个第二条形开口，所述第一条形开口和 第二条形开口平行，相邻两个所述第一条形开口中间具有一个所述第二条形开口，相邻两 个所述第二条形开口中间具有一个所述第一条形开口；在每个所述第二条形开口的两侧侧 壁均形成多个侧口，同一侧壁中，相邻两个所述侧口之间的距离相等，不同侧壁中，所述侧 口位于所述侧壁的同一长度位置；以所述硬掩膜层为掩模，沿所述第一条形开口、第二条形 开口和侧口刻蚀所述低K介质层。由于硬掩膜层对低K介质层具有较大的应力作用，通过 在硬掩膜层上形成侧口，再沿侧口刻蚀低K介质层形成侧槽时，能够使硬掩膜层对低K介质 层的应力重新分布均匀，从而更好地防止第一条形沟槽和第二条形沟槽共有的侧壁发生倾 斜，即更好地防止孔槽结构发生线性变形。
【附图说明】
[0038] 图1至图6是现有互连