【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
1、在半导体后段工艺中，通常使用多层金属焊垫以及通孔结构电连接作为金属连线层。然而目前的金属焊垫技术中，特别是对于小的技术节点和铜焊垫结构，由于硬铜和层间介质层之间的较高应力，会出现一些可靠性问题。这是由于铜焊垫比铝焊垫更硬，并且形状总是矩形或正方形，在诸如沉积的过程中、化学机械研磨工艺中或热循环时，应力通常被诱发，尤其是在焊垫拐角位置。到目前为止，还没有合适的措施来减少来自焊垫的拐角应力。
2、因此，有必要提供一种新的铜焊垫设计结构来减小铜焊垫对层间介质层的应力，最终提高器件性能。
技术实现思路
1、本申请提供一种半导体结构及其形成方法，可以减小金属焊垫对层间介质层的应力，从而提高器件可靠性和器件性能。
2、本申请的一个方面提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，所述基底表面形成有层间介质层；刻蚀所述层间介质层形成不贯穿所述层间介质层的第一开口；刻蚀所述第一开口底部的层间介质层形成不贯穿所述层间介质层的第二开口，位于所述第一开口底部且位于所述第二开口以外的层间介质层包括位于所述第一开口底部中心的第一部分以及包围所述第一部分的第二部分；刻蚀位于所述第一部分的层间介质层形成暴露所述基底的第三开口；在所述第一开口、第二开口、第三开口中填充金属材料层，所述第一开口和第二开口中的金属材料层构成金属焊垫，所述第三开口中的金属材料层构成通孔结构。
3、在本申请的一些实施例中，形成所述第一
4、在本申请的一些实施例中，形成所述第二开口的方法包括：在所述第一开口中和所述硬掩膜层表面形成第一牺牲层；在所述第一牺牲层表面形成图案化的第二光阻层，所述图案化的第二光阻层定义所述第二开口的位置；以所述图案化的第二光阻层为掩膜刻蚀所述第一牺牲层和层间介质层形成所述第二开口；去除所述图案化的第二光阻层和第一牺牲层。
5、在本申请的一些实施例中，形成所述第三开口的方法包括：在所述第一开口和第二开口中以及所述硬掩膜层表面形成第二牺牲层；在所述第二牺牲层表面形成图案化的第三光阻层，所述图案化的第三光阻层定义所述第三开口的位置；以所述图案化的第三光阻层为掩膜刻蚀所述第二牺牲层和层间介质层形成所述第三开口；去除所述图案化的第三光阻层和地二牺牲层。
6、在本申请的一些实施例中，形成所述金属焊垫和通孔结构的方法包括：在所述第一开口、第二开口和第三开口中以及所述硬掩膜层表面形成金属材料层；去除高于所述层间介质层上表面的金属材料层和硬掩膜层，所述第一开口和第二开口中的金属材料层构成金属焊垫，所述第三开口中的金属材料层构成通孔结构。
7、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的横截面图形为周长的平方与面积之比大于16的图形。
8、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的横截面图形包括圆角矩形、碗角矩形、斜角矩形或钝角拐角矩形。
9、在本申请的一些实施例中，所述第二开口的横截面图形的部分轮廓与所述第一开口的横截面图形的轮廓相同。
10、在本申请的一些实施例中，所述第二部分的图形包括圆形环形、多边形环形、不连续环形。
11、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的深度为所述层间介质层厚度的20％至40％。
12、在本申请的一些实施例中，所述第二开口的深度为所述层间介质层厚度的40％至60％。
13、本申请的另一个方面还提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底表面形成有层间介质层，所述层间介质层中形成有不贯穿所述层间介质层的第一开口，所述第一开口底部的层间介质层中形成有不贯穿所述层间介质层的第二开口，位于所述第一开口底部且位于所述第二开口以外的层间介质层包括位于所述第一开口底部中心的第一部分以及包围所述第一部分的第二部分，所述第一部分的层间介质层被刻蚀形成暴露所述基底的第三开口；金属焊垫，位于所述第一开口和第二开口中；通孔结构，位于所述第三开口中。
14、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的横截面图形为周长的平方与面积之比大于16的图形。
15、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的横截面图形包括圆角矩形、碗角矩形、斜角矩形或钝角拐角矩形。
16、在本申请的一些实施例中，所述第二开口的横截面图形的部分轮廓与所述第一开口的横截面图形的轮廓相同。
17、在本申请的一些实施例中，所述第二部分的图形包括圆形环形、多边形环形、不连续环形。
18、在本申请的一些实施例中，所述第一开口的深度为所述层间介质层厚度的20％至40％。
19、在本申请的一些实施例中，所述第二开口的深度为所述层间介质层厚度的40％至60％。
20、本申请提供一种半导体结构及其形成方法，改进金属焊垫的结构，一方面增加金属焊垫和层间介质层的接触面积，另一方面减小金属焊垫的重量，可以减小金属焊垫对层间介质层的应力，从而提高器件可靠性和器件性能。
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1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一开口的方法包括：
3.如权利要求2所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第二开口的方法包括：
4.如权利要求3所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第三开口的方法包括：
5.如权利要求4所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述金属焊垫和通孔结构的方法包括：
6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一开口的横截面图形为周长的平方与面积之比大于16的图形。
7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一开口的横截面图形包括圆角矩形、碗角矩形、斜角矩形或钝角拐角矩形。
8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二开口的横截面图形的部分轮廓与所述第一开口的横截面图形的轮廓相同。
9.如权利要求1所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二部分的图形包括圆形环形、多边形环形、不连续环形。<...
【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第一开口的方法包括：
3.如权利要求2所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第二开口的方法包括：
4.如权利要求3所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第三开口的方法包括：
5.如权利要求4所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述金属焊垫和通孔结构的方法包括：
6.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一开口的横截面图形为周长的平方与面积之比大于16的图形。
7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一开口的横截面图形包括圆角矩形、碗角矩形、斜角矩形或钝角拐角矩形。
8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二开口的横截面图形的部分轮廓与所述第一开口的横截面图形的轮廓相同。
9.如权利要求1所述半的导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二部分的图形包括圆形环形、多边形环形、不连续环形。
10.如权利要求1所述半...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷原梓，郭炜，
申请(专利权)人：中芯北方集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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