[发明专利]金属互连结构的制作方法

说明书

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的制作方法。

背景技术

目前，随着大规模集成电路制造的不断发展，行业内越来越希望形成高集成度的半导体器件。该高集成度的半导体器件，例如动态随机存取存储器（DRAM）等包括大量精细的图案，例如金属互连图案，这些图案是通过光刻、刻蚀工序将掩膜板图案转移至半导体层上形成的。光刻的工序一般为：将光刻胶（PR）涂覆在需图案化的目标层上，然后，执行曝光工序改变部分区域的光刻胶的溶解度，之后执行显影工序形成暴露出目标层的光刻胶图案，上述工序完成了将掩膜板图案转移至光刻胶上。以该光刻胶图案为掩膜进行刻蚀工序以将光刻胶图案转移至半导体层上。然而，曝光工序中由于衍射现象的存在，不可能无限制地提高关键尺寸，成为集成度进一步提高的瓶颈。

为了解决上述问题，行业内出现了自对准双构图方法（Self-aligned Double Ptterning，SaDP）。一般来说，双构图包括采用两套掩膜板，即曝光-刻蚀-曝光-刻蚀（Litho-Etch-Litho-Etch）的双构图方案，或采用一套掩膜板，以该掩膜板形成的图案的侧墙（spacer）为掩膜进行刻蚀的基于侧墙进行双构图的方案。

更多双重图形化工艺请参考公开号为US2007/0148968A1的美国专利文献。

然而，上述采用两套掩膜板的工艺较为复杂，采用一套掩膜板需涉及对金属的刻蚀工艺，该刻蚀过程中金属图案的形状较难控制。

有鉴于此，本发明提出一种新的金属互连结构的制作方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明实现的目的是提出一种新的金属互连结构的制作方法，其工艺简单，金属图案形状易于控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属互连结构的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上自下而上依次具有前层介电层、刻蚀终止层、介电牺牲层；

在所述介电牺牲层内刻蚀形成多个沟槽；

在所述沟槽内填入金属并平坦化去除沟槽外的多余金属以形成金属互连结构的第一套金属图案；

去除介电牺牲层，保留所述金属互连结构的第一套金属图案；

在所述金属互连结构的第一套金属图案周围及之间形成覆盖层；

回蚀所述覆盖层形成侧墙，在所述侧墙的间隙内填入金属并平坦化去除所述间隙外的多余金属以形成金属互连结构的第二套金属图案，所述回蚀对侧墙间的间隙处理可使第二套金属图案与之前形成的第一套金属图案深度一致。

可选地，所述前层介电层具有目标电连接区域，沟槽内填入的金属或间隙内填入的金属与所述目标电连接区域连接。

可选地，所述目标电连接区域为导电插塞。

可选地，在所述间隙内填入金属并平坦化去除所述间隙外的多余金属步骤后，还进行：

去除侧墙并保留金属互连结构的金属图案；

在所述金属图案之间填入低K或超低K材质以形成低K或超低K介电层的金属互连结构。

可选地，在所述间隙内填入金属并平坦化去除所述间隙外的多余金属步骤后，还进行：

去除侧墙并保留金属互连结构的金属图案；

在所述金属图案之上淀积盖层以形成具有空气隙的金属互连结构。

可选地，所述盖层为后层金属互连结构的刻蚀终止层。

可选地，所述金属互连结构的第一套金属图案周围及之间的覆盖层是通过原子层沉积法形成的。

可选地，所述侧墙的材质为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮碳化硅中的一种或者几种的任意组合。

可选地，所述介电牺牲层的材质为低K或超低K材质介电层、二氧化硅、有机材料、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮碳化硅中的一种或者几种的任意组合。

可选地，沟槽内填入的金属和间隙内填入的金属都为铜、铝、银、钛、钽、钨或其组合物。