半导体结构的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构。

背景技术：

对于半导体工艺而言，内应力对半导体器件的可靠性有着重大的影响。尤其是，随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸不断缩减，半导体结构中的内应力对半导体器件的影响也越来越明显。通常而言，填充在凹槽中的材料在高温制程中所产生的内应力更大，其更容易对邻近的半导体器件造成影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种半导体结构，以解决现有的半导体结构中由于高强度内应力而容易对半导体器件造成损伤的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种半导体结构，包括：

衬底，所述衬底中形成有至少一半导体器件和层间介质层，所述层间介质层覆盖所述半导体器件；

至少两个互连结构，所述互连结构包括接触插塞和接触垫，所述接触插塞贯穿所述层间介质层并延伸至所述半导体器件，所述接触垫覆盖所述接触插塞的顶部并延伸覆盖部分所述层间介质层的顶表面；以及，

位于相邻接触垫之间的凹槽，所述凹槽还向下延伸停止于所述层间介质层中；以及，

绝缘填充层，填充在所述凹槽中，并且所述绝缘填充层包括至少两个绝缘部。

可选的，所述绝缘填充层至少包括两个第一绝缘部，所述两个第一绝缘部覆盖所述凹槽相对的两个侧壁，并且所述两个第一绝缘部界定出一凹陷在所述凹槽的中间区域；以及，所述半导体结构还包括遮盖层，所述遮盖层覆盖所述接触垫和所述绝缘填充层，并填充所述凹陷。

可选的，所述凹陷的底部延伸至所述凹槽的底部，所述遮盖层填充所述凹陷并延伸至所述凹槽的底部，并且所述遮盖层对应于所述凹陷的部分中还形成有空。

可选的，所述半导体器件包括形成在衬底顶表面上的栅极导电层，所述层间介质层包括覆盖所述栅极导电层顶表面的遮蔽层以及覆盖所述栅极导电层侧壁和所述遮蔽层侧壁的侧墙结构；其中，所述凹槽在高度方向上从相邻的接触垫之间向下延伸至所述遮蔽层中，所述凹槽在宽度方向上从所述遮蔽层横向扩展至所述侧墙结构中，并且所述凹槽的深度值不大于所述栅极导电层的高度值，所述凹槽的宽度尺寸大于所述栅极导电层的宽度尺寸。

可选的，所述绝缘填充层还包括第二绝缘部，所述第二绝缘部覆盖所述凹槽的底部，并且所述第二绝缘部和所述第一绝缘部之间形成有空隙，所述空隙由凹槽的底壁和侧壁相互连接的拐角处往所述凹陷的方向延伸。

可选的，所述凹陷的底部延伸至所述第二绝缘部，并使所述空隙与所述凹陷连通，以及所述遮盖层填充所述凹陷并封闭所述空隙的开口。

可选的，所述半导体器件包括形成在衬底顶表面上的栅极导电层，所述层间介质层包括覆盖所述栅极导电层顶表面的遮蔽层以及覆盖所述栅极导电层侧壁和所述遮蔽层侧壁的侧墙结构；其中，所述凹槽在高度方向上从相邻的接触垫之间向下延伸至所述遮蔽层中，所述凹槽在宽度方向上从所述遮蔽层横向扩展至所述侧墙结构中，并且所述凹槽的深度值不大于所述栅极导电层的高度值。

可选的，所述半导体器件包括形成在衬底顶表面上的栅极导电层，所述层间介质层包括覆盖所述栅极导电层顶表面的遮蔽层以及覆盖所述栅极导电层侧壁和所述遮蔽层侧壁的侧墙结构；

其中，所述凹槽在高度方向上从相邻的接触垫之间向下延伸至所述遮蔽层中，所述凹槽在宽度方向上从所述遮蔽层横向扩展至所述侧墙结构中，并且所述凹槽的深度值大于所述栅极导电层的高度值。

可选的，所述遮盖层对应于所述凹陷的部分中也形成有空隙。

可选的，两个所述第一绝缘部之间形成有空隙在所述凹槽的中间区域，所述空隙在所述凹陷的下方沿着高度方向延伸。

可选的，所述遮盖层填充所述凹陷并封闭所述空隙的顶部开口。

可选的，所述半导体器件包括形成在衬底顶表面上的栅极导电层、以及形成在衬底中的第一源/漏区和第二源/漏区，所述第一源/漏区和所述第二源/漏区分别位于所述栅极导电层的两侧；其中，所述第一源/漏区和所述第二源/漏区上分别设置有所述互连结构，并且对应于第一源/漏区的接触垫和对应于第二源/漏区的接触垫分别从所述栅极导电层的两侧以朝向所述栅极导电层方向横向延伸。

可选的，所述层间介质层包括覆盖所述栅极导电层顶表面的遮蔽层以及覆盖所述栅极导电层侧壁和所述遮蔽层侧壁的侧墙结构；其中，对应于第一源/漏区的接触垫和对应于第二源/漏区的接触垫分别从所述栅极导电层的两侧横向延伸至所述侧墙结构上。

可选的，所述凹槽在宽度方向上从所述遮蔽层横向扩展至所述侧墙结构中，所述凹槽在高度方向上从相邻的接触垫之间向下延伸至所述遮蔽层中。

在本实用新型提供的半导体结构中，具有位于相邻接触垫之间的凹槽，以及凹槽中填充有绝缘填充层，以用于分隔相邻的接触垫。并且，填充在凹槽中的绝缘填充层是由至少两个绝缘部构成的。相对于仅采用一个较大体积的绝缘材料填充凹槽，本实用新型中采用至少两个绝缘部填充凹槽，能够更为有效的缓解凹槽中的绝缘材料的内应力，从而可以改善由于凹槽中的绝缘材料的高强度内应力而对其邻近的半导体器件造成损伤的问题。

进一步的，还可使填充在凹槽中的绝缘材料形成有空隙(例如，可使相邻的绝缘部之间形成有空隙)，如此，即能够利用所述空隙实现绝缘材料的应力释放，进一步减小填充于凹槽中的绝缘材料的内应力。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中的半导体结构的示意图；

图2为本实用新型实施例二中的半导体结构的示意图；

图3为本实用新型实施例三中的半导体结构的示意图；

图4为本实用新型实施例四中的半导体结构的示意图。

其中，附图标记如下：

100-衬底；

110-第一源/漏区；

120-第二源/漏区；

200-栅极导电层；

210-第一导电层；

220-第二导电层；

230-第三导电层；

300-互连结构；

310-接触插塞；

320-接触垫；

400-层间介质层；

410-遮蔽层；

420-隔离侧墙；

430-隔离介质层；

500-绝缘填充层；

500a-凹陷；

510-第一绝缘部；

520-第二绝缘部；

510a-第一空隙；

520a-第二空隙；

600-遮盖层；

600a-空隙。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的半导体结构作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

实施例一

图1为本实用新型实施例一中的半导体结构的示意图，如图1所示，所述半导体结构包括：

衬底100，所述衬底100中形成有至少一半导体器件和层间介质层400，所述层间介质层400覆盖所述半导体器件；

至少两个互连结构300，所述互连结构300包括接触插塞310和接触垫320，所述接触插塞310贯穿所述层间介质层400并延伸至所述半导体器件，所述接触垫320覆盖所述接触插塞310的顶部并延伸覆盖部分所述层间介质层400的顶表面；以及，

位线相邻接触垫320之间的凹槽，所述凹槽还向下延伸停止于所述层间介质层400中；以及，

绝缘填充层，填充在所述凹槽中，并且所述绝缘填充层包括至少两个绝缘部(例如，图1中所示的两个第一绝缘部510)。

其中，所述凹槽例如是以相邻的接触垫320为掩膜刻蚀所述层间介质层400而形成的，从而确保相邻的接触垫320相互分隔，避免在制备接触垫320时，由于导电材料的残留而导致相邻的接触垫电性连接的问题。

以及，本实施例中，还使填充在凹槽中的绝缘填充层是由至少两个绝缘部构成的。需要说明的是，与仅利用一个较大体积的绝缘部填充凹槽相比，由多个绝缘部填充凹槽将更有利于实现凹槽中的绝缘材料的应力释放。其中，所述绝缘填充层中的各个绝缘部可以采用相同的材料形成，例如各个绝缘部的材料均包括氮化硅或氧化硅。

继续参考图1所示，所述绝缘填充层至少包括两个第一绝缘部510，所述两个第一绝缘部510覆盖所述凹槽相对的两个侧壁。本实施例中，所述第一绝缘部510还覆盖所述接触垫320暴露于所述凹槽的侧壁。

进一步的，两个所述第一绝缘部510能够界定出一凹陷500a在所述凹槽的中间区域。具体的，两个相对的第一绝缘部510分别从凹槽相对的两个侧壁往凹槽的中间区域延伸靠近，并利用两个所述第一绝缘部510的边界界定出所述凹陷500a。本实施例中，所述凹陷500a的顶部不高于所述凹槽的顶部。

继续参考图1所示，所述半导体结构还包括遮盖层600，所述遮盖层600覆盖所述接触垫320和所述绝缘填充层，并填充所述凹陷500a。

本实施例中，所述凹陷500a的底部还延伸至所述凹槽的底部，即，两个所述第一绝缘部510由位于中间区域的凹陷500a相互分隔。基于此，所述遮盖层600即填充所述凹陷500a并能够延伸至所述凹槽的底部。

需要说明的是，所述凹陷500a是位于凹槽的空间区域中，遮盖层600填充所述凹陷500a，基于此，即可以认为，所述遮盖层600至少部分填充在所述凹槽中。因此，本实施例的凹槽中，不仅填充有所述绝缘填充层(包括两个第一绝缘部510)，并且还填充有部分所述遮盖层600，从而使得所述凹槽中至少是利用三个绝缘部填充。

其中，所述遮盖层600可以采用与所述绝缘填充层相同的材料形成，例如可以均采用氮化硅。通过采用与所述绝缘填充层相同的材料形成所述遮盖层600，从而使得所述绝缘填充层和所述遮盖层600具备相同或相近的热膨胀系数，进而可以避免不同材料之间的热膨胀差异而导致的内应力增大的问题。

可选的方案中，所述遮盖层600对应于所述凹陷500a的部分中还可以进一步形成有空隙600a。

具体而言，所述凹陷500a的宽度尺寸至少部分由两个所述第一绝缘部510之间的间隔尺寸决定，而所述第一绝缘部510是填充在所述凹槽中，从而使得两个第一绝缘部510之间的间隔尺寸较小，相应的使界定出的凹陷500a的宽度尺寸较小。以及，所述凹陷500a在深度方向向下延伸至所述凹槽的底部，因此所述凹陷500a的深度值即对应于所述凹槽的深度值。由此，即可使所述凹陷500a的深宽比较大，因此所述遮盖层600在填充所述凹陷500a时，即容易在对应于所述凹陷500a的部分中形成有所述空隙600a。

本实施例中，所述凹槽对应于所述凹陷500a的底部中还形成有凹坑，从而可进一步增加所述凹陷500a的深度。例如，可使所述凹陷500a的底部更低于所述第一绝缘部510的底部。如此，即相当于增加了所述凹陷500a的深宽比，从而将更有利于在所述遮盖层600中形成所述空隙600a。

需要说明的是，由于对应于所述凹槽的绝缘材料中形成有空隙(即，所述遮盖层600对应于所述凹槽的部分中形成有空隙600a)，如此，即可利用所述空隙600a进一步实现填充在凹槽中的绝缘材料的应力释放。例如，当对所述半导体结构执行高温制程时，则凹槽中的绝缘材料即能够利用所述空隙600a实现应力释放，避免所述凹槽中的绝缘材料由于高强度应力挤压其他组件而导致其他组件受到损伤的问题。

尤其是，当所述凹槽是形成在半导体器件的正上方时，则填充在凹槽中绝缘材料的高强度内应力将可能会损伤到所述半导体器件。如图1所示，本实施例中，填充在凹槽中的绝缘填充层和遮盖层600即形成在所述半导体器件的正上方。

继续参考图1所示，本实施例中，所述半导体器件例如包括晶体管。其中，所述晶体管包括形成在所述衬底100顶表面上的栅极导电层200，以及形成在所述衬底100中的第一源/漏区110和第二源/漏区120，所述第一源/漏区110和所述第二源/漏区120分别位于所述栅极导电层200的两侧。

本实施例中，所述栅极导电层200包括堆叠设置的第一导电层210、第二导电层220和第三导电层230。其中，所述第一导电层210的材料例如包括多晶硅，所述第二导电层220的材料例如包括氮化钛，所述第三导电层230的材料例如包括钨。

其中，所述第一源/漏区110和所述第二源/漏区120上分别设置有所述互连结构300。具体的，对应于第一源/漏区的接触插塞310和对应于第二源/漏区的接触插塞310分别形成在所述栅极导电层200的两侧，并竖直延伸至衬底100的第一源/漏区110和第二源/漏区120，以和所述第一源/漏区110和第二源漏区120电性连接。以及，对应于第一源/漏区的接触垫320和对应于第二源/漏区的接触垫320分别从所述栅极导电层200的两侧以朝向所述栅极导电层200方向横向延伸。

进一步的，所述层间介质层400包括覆盖栅极导电层200顶表面的遮蔽层410、以及覆盖所述栅极导电层200侧壁和所述遮蔽层410侧壁的隔离侧墙420。

具体的，所述隔离侧墙420例如为依次覆盖所述栅极导电层200的叠层结构。本实施例中，所述隔离侧墙420包括由内至外依次覆盖栅极导电层200的第一隔离层、第二隔离层和第三隔离层。其中，所述第一隔离层和所述第三隔离层可以采用相同的材料形成，例如均包括氧化硅，所述第二隔离层的材料例如包括氮化硅，由此即可构成ono结构的隔离侧墙420。以及，所述遮蔽层410的材料也可以包括氮化硅。

本实施例中，对应于第一源/漏区110和第二源/漏区120的两个接触垫320分别从栅极导电层200的两侧以朝向所述栅极导电层200的方向，横向延伸至所述隔离侧墙420的上方。基于此，位于相邻的接触垫320之间的凹槽，其在宽度方向上即从遮蔽层410横向延伸至所述隔离侧墙420中，本实施例中，所述凹槽在宽度方向上横向延伸至隔离侧墙420的第二隔离层中，相应的使得所述凹槽的宽度尺寸大于所述栅极导电层220的宽度尺寸。

以及，所述凹槽在高度方向上从相邻的接触垫320之间向下延伸至所述遮蔽层410和所述隔离侧墙420中。其中，还可使所述凹槽的深度值h2不大于所述半导体器件高于衬底顶表面的高度值h1，本实施例中，所述凹槽的深度值h2即不大于所述栅极导电层200的高度值h1。

如上所述，所述凹槽的宽度尺寸大于栅极导电层200的宽度尺寸，因此可以认为，本实施例中，所述凹槽的深宽比较小，从而可以在所述凹槽中形成两个相互分隔的第一绝缘部510，并且两个第一绝缘部510之间可以通过尺寸较大的凹陷500a相互分隔。本实施例中，所述凹陷500a的底部还进一步向下延伸至所述遮蔽层410中，以使所述遮蔽层410对应于所述凹陷500a的部分更为下沉。

进一步的，所述第一绝缘部510的外缘边界相应的超出了栅极导电层200的外缘边界，并覆盖所述接触垫320和隔离侧墙410暴露于所述凹槽中的侧壁。

继续参考图1所示，所述层间介质层400还包括隔离介质层430，所述隔离介质层430形成在所述隔离侧墙420远离所述栅极导电层200的外围，以及所述导电插塞310贯穿所述隔离介质层430。

此外，需要说明的是，本实施例中，所述遮盖层600对应于所述凹陷500a的部分中形成有空隙600a。然而，在其他实施例中，所述遮盖层600和所述绝缘填充层之间也可以形成有空隙，例如，在所述遮盖层600与所述第一绝缘部510之间也可以形成有空隙。

实施例二

与实施例一的区别在于，本实施例中，所述绝缘填充层还包括覆盖凹槽底部的第二绝缘部。

图2为本实用新型实施例二中的半导体结构的示意图，如图2所示，本实施例中，所述绝缘填充层500包括两个第一绝缘部510和第二绝缘部520，所述第一绝缘部510覆盖所述凹槽的侧壁，所述第二绝缘部520覆盖所述凹槽的底部。

进一步的，所述第二绝缘部520和所述第一绝缘部510之间形成有空隙(即，第一空隙510a)，位于第一绝缘部510和第二绝缘部520之间的第一空隙510a由凹槽的底壁和侧壁相互连接的拐角处往所述凹陷500a的方向延伸。其中，所述第一空隙510a例如为从所述拐角处斜向上延伸。本实施例中，两个第一绝缘部510和所述第二绝缘部520之间均形成有所述第一空隙510a，以用于缓解所述绝缘填充层500的内应力。

继续参考图2所示，所述凹陷500a的底部进一步向下延伸至所述第二绝缘部520中，即，所述第二绝缘部520对应于两个第一绝缘部510之间的部分中形成有凹坑。如此，即可使所述第一空隙510a和所述凹陷500a相互连通。本实施例中，所述第一空隙510a在所述凹陷500a的侧壁上与所述凹陷500a连通，即，所述第一空隙510a暴露于所述凹陷500a中的开口位置高于所述凹陷500a的底部位置。

其中，所述凹陷500a的开口尺寸大于所述第一空隙510a的开口尺寸。以及，所述遮盖层600填充所述凹陷500a，并封闭所述第一空隙510a的开口，从而使第一绝缘部510和第二绝缘部520之间的第一空隙510a可以被保留。

需要说明的是，本实施例中，所述凹槽在宽度方向上从所述遮蔽层410横向延伸至所述隔离侧墙420的第一隔离层中。以及，所述凹槽的深度值h2不大于所述栅极导电层200的高度值h1，并且所述凹陷500a也未延伸至凹槽的底部，相应的使所述凹陷500a的深度值较小。因此，与实施例一相比，本实施例中的凹陷500a的深宽比较小，此时例如可使所述遮盖层600对应于所述凹陷500a的部分中未形成有空隙。

实施例三

与实施例二的区别在于，本实施例中，所述凹槽的深度值h2大于所述栅极导电层的高度值h1，从而使得所述凹槽具有较大的深宽比，并可相应的增加所述凹陷的深宽比，进而可使所述遮盖层对应于所述凹陷的部分中也形成有空隙。

图3为本实用新型实施例三中的半导体结构的示意图，如图3所示，本实施例中，所述凹槽在高度方向上向下延伸在遮蔽层410中的深度更低，从而使得凹槽的深度值h2大于栅极导电层h1的高度值，进而使得所述凹槽具有较大的深宽比。

相应的，可使两个第一绝缘部510之间的凹陷500a具有较大的深宽比。如此，即可使所述遮盖层600填充在所述凹陷500a中的部分形成有空隙600a。与实施例一类似的，所述凹陷500a的底部还可以进一步延伸至所述第二绝缘部520中，从而有利于进一步增加凹陷500a的深宽比。

即，本实施例中，针对较大深宽比的凹槽而言，可使所填充的绝缘材料包括两个第一绝缘部510、第二绝缘部520和部分遮盖层600，并且相邻的第一绝缘部510和第二绝缘部520之间形成有空隙510a，以及所述遮盖层600填充在凹槽中的部分也形成有空隙600a，从而可以进一步提高填充在凹槽中的绝缘材料的耐应力性。

实施例四

与实施例三的区别在于，本实施例中，所述凹陷未延伸至所述第二绝缘部，以及两个第一绝缘部在凹槽的中间区域相互靠近并还形成有空隙。

图4为本实用新型实施例四中的半导体结构的示意图，如图4所示，所述两个第一绝缘部510之间也形成有空隙(即，第二空隙520a)，以及位于两个第一绝缘部510之间的第二空隙520a在所述凹陷500a的下方沿着高度方向延伸。即，所述第二空隙520a的顶部与所述凹陷500a连通。

本实施例中，位于第一绝缘部510和第二绝缘部520之间的空隙(即，第一空隙510a)从凹槽的拐角处斜向上延伸，并与所述第二空隙520a的底部连通。

继续参考图4所示，所述遮盖层600填充所述凹陷500a并封闭所述第二空隙520a的顶部开口。即，位于两个第一绝缘部510之间的第二空隙520a和位于第一绝缘部510和第二绝缘部520之间的第一空隙510a均可以被保留，以用于实现填充于凹槽中的绝缘材料的应力释放。

需要说明的是，与实施例三相比，本实施例中的凹陷500a未向下延伸至第二绝缘部520，从而使得所述凹陷500a具有较小的深宽比，进而可使遮盖层600对应于所述凹陷600a的部分中未形成有空隙。

综上所述，在如上所述的半导体结构中，填充在凹槽中的绝缘填充层包括至少两个绝缘部，相比于仅利用一个体积较大的绝缘材料填充凹槽，采用多个绝缘部填充凹槽将更有利于实现填充在凹槽中的绝缘材料的应力释放，从而可以缓解填充于凹槽中的绝缘材料由于高强度内应力而损伤邻近的半导体器件的问题。

进一步的，还可使填充在凹槽中的绝缘材料形成有空隙(例如，使相邻的绝缘部之间还形成有空隙)，如此，即可以利用空隙进一步实现各个绝缘部的应力释放，从而可以更为有效的缓解凹槽中的绝缘材料的内应力。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本实用新型的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本实用新型实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。