一种金属互连结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种金属互连结构及其制造方法，包括：间隔设置的金属互连线，第一金属层分别设于所述金属互连线上，第二金属层，分别设于所述第一金属层，介质层，设于所述第一金属层和所述第二金属层的两侧边，与所述第一金属层和所述第二金属层均具有间隙，金属扩散覆盖层，覆盖所述介质层和所述第二金属层。本发明专利技术通过将介质层设置在第一金属层和第二金属层的两侧边，且介质层与第一金属层和第二金属层均具有间隙，形成的金属互连结构由于该间隙，降低了寄生电容，且第一金属层和第二金属层与介质层之间存在的间隙可以进一步降低金属离子向介质层扩散。属离子向介质层扩散。属离子向介质层扩散。

【技术实现步骤摘要】
一种金属互连结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种金属互连结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路的高速发展，晶体管的特征尺寸在不断减小，单个芯片上堆积的晶体管数量也不断增多，从而导致芯片的集成度不断在提高。为了实现高集成度下的金属互连，金属布线层数不断增加，从而导致金属导线电阻、线间电容和层间电容增大，从而使电阻电容(RC)的延迟时间、串联噪声和功耗等增加。
[0003]为了解决上述存在的问题，目前，一方面采用底部铜金属互连线代替铝金属互连线，从而减小电路存在的电阻，另一方面，用低介电常数的介质材料比如SiCOH代替二氧化硅，来降低金属互连层间的寄生电容。但是随着技术的不断推进，金属互连双镶嵌工艺沟槽以及通孔的横向尺寸不断在缩小，也就是说沟槽和通孔的深宽比不断增加，为了保证铜金属互联线的相对体积不变，铜扩散阻挡层和铜粘附层的厚度就要不断减小，此时铜扩散阻挡层的阻挡性会极大减弱。同时，低介电介质材料无法进一步降低寄生电容。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种金属互连结构及其制造方法，保障了结构的集成度的同时，降低了金属互连结构形成的寄生电容和金属离子向介质材料的扩散。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种金属互连结构，该结构包括：
[0006]间隔设置的金属互连线，第一金属层分别设于所述金属互连线上，第二金属层，分别设于所述第一金属层，介质层，设于所述第一金属层和所述第二金属层的两侧边，与所述第一金属层和所述第二金属层均具有间隙，金属扩散覆盖层，覆盖所述介质层和所述第二金属层。
[0007]本专利技术提供的实施例一种金属互连结构的有益效果在于：通过将介质层设置在第一金属层和第二金属层的两侧边，且介质层与第一金属层和第二金属层均具有间隙，形成的金属互连结构由于该间隙，降低了寄生电容，且第一金属层和第二金属层与介质层之间存在的间隙可以进一步降低金属离子向介质层扩散。
[0008]在一种可能的实现中，所述金属互连线包括：绝缘介质基底，上表面间隔设有沟槽，第一阻挡层，覆盖所述沟槽的内侧面和底面，底部金属，覆盖所述第一阻挡层，且将所述沟槽填充，所述第一金属层设于所述底部金属的上表面。其有益效果在于：保证了金属互连线结构的完整性。
[0009]在一种可能的实现中，还包括第二阻挡层，设于所述介质层和所述金属互连线之间，将所述介质层和所述金属互连线分隔。其有益效果在于：进一步降低了金属离子向介质层扩散的可能性。
[0010]在第二方面，本专利技术实施例提供一种金属互连结构的制造方法，该方法包括：
[0011]步骤S101：提供间隔设置的金属互连线；
[0012]步骤S102：将第一金属层对应所述金属互连线设置；
[0013]步骤S103：在所述第一金属层上设置第二金属层；
[0014]步骤S104：将介质层分别设于所述第一金属层和所述第二金属层的两侧边，且所述介质层与所述第一金属层和所述第二金属层均具有间隙；
[0015]步骤S105：将金属扩散覆盖层覆盖所述介质层和所述第二金属层。
[0016]本专利技术提供的实施例一种金属互连结构的制造方法有益效果在于：通过将介质层设置在第一金属层和第二金属层的两侧边，且介质层与第一金属层和第二金属层均具有间隙，形成的金属互连结构由于该间隙，降低了寄生电容，且第一金属层和第二金属层与介质层之间存在的间隙可以进一步降低金属离子向介质层扩散。
[0017]在一种可能的实现中，所述步骤S101，包括：提供绝缘介质基底，在所述绝缘介质基底的上表面开设间隔分布的沟槽，在所述沟槽内生成第一阻挡层，所述第一阻挡层覆盖所述沟槽的侧面和底面，在所述第一阻挡层上设置底部金属，所述底部金属将所述沟槽填充，构成所述金属互连线。其有益效果在于：制备出结构完整的金属互连线，提高了金属互连结构的集成度。
[0018]在一种可能的实现中，所述步骤S102，包括：在所述金属互连线的上表面生长第一牺牲层掩膜，然后在所述第一牺牲层掩膜上对应所述金属互连线开设通孔，所述通孔导通至所述金属互连线，将所述第一金属层设置于所述通孔内。其有益效果在于：通过先加工通孔，便于第一金属层在通孔内的设置，降低了工艺的复杂度。
[0019]在一种可能的实现中，所述步骤S103，包括：在所述第一金属层和所述第一牺牲层掩膜的上表面生长第二牺牲层掩膜，并在所述第二牺牲层掩膜上对应所述通孔设置开口，所述开口的底端延伸至所述第一金属层，将所述第二金属层设置于所述开口内，所述第二金属层与所述第一金属层连接。其有益效果在于：通过预先在第二牺牲层掩膜上设置开口，在开口内设置第二金属层，进一步降低了制备金属互连结构工艺的复杂度，加快了生产效率。
[0020]在一种可能的实现中，所述步骤S104，包括：将所述第一牺牲层掩膜和所述第二牺牲层掩膜去除，然后在所述第一金属层和所述第二金属层的表面以及所述绝缘介质基底和所述金属互连线的上表面生成第二阻挡层，接着在所述第二阻挡层上生成所述介质层。其有益效果在于：通过设置第二阻挡层，避免了金属离子扩散至介质层中。
[0021]在一种可能的实现中，所述在所述第二阻挡层上生成所述介质层之后，包括：去除所述第二金属层的上表面以上的所述第二阻挡层和所述介质层，接着去除所述第二金属层和所述第一金属层与所述介质层之间的所述第二阻挡层，形成所述间隙。其有益效果在于：保证了金属互连结构集成度的同时，降低了铜离子扩散至介质层中的可能性。
[0022]在一种可能的实现中，所述沟槽和所述开口的横向尺寸均大于所述通孔的直径。其有益效果在于：使产品集成度提高的同时，保证了电路的导电性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的金属互连结构的制造方法的流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例中在金属互连线结构上设置第一牺牲层掩膜和第一光刻胶并在第一光刻胶上形成通孔图案后的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例在第一牺牲层掩膜上刻蚀成通孔后的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例去除第一光刻胶后的结构示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例在通孔内生成第一金属层后的结构示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例生成第二牺牲层掩膜后的结构示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例形成开口后的结构示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例在开口内生成第二金属层后的结构示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例去除第一牺牲层掩膜和第二牺牲层掩膜后的结构示意图；
[0032]图10为本专利技术实施例生成第二阻挡层后的结构示意图；
[0033]图11为本专利技术实施例在第二阻挡层上生成介质层后的结构示意图；
[0034]图12为本专利技术实施例去除第二金属层的上表面以上的第二阻挡层和介质层后的结构示意图；
[0035]图13为本专利技术实施例去除第二金属层和第一金属层与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属互连结构，其特征在于，包括：间隔设置的金属互连线；第一金属层，分别设于所述金属互连线；第二金属层，分别设于所述第一金属层；介质层，设于所述第一金属层和所述第二金属层的两侧边，所述介质层与所述第一金属层和所述第二金属层均具有间隙；金属扩散覆盖层，覆盖所述介质层和所述第二金属层。2.根据权利要求1所述的金属互连结构，其特征在于，所述金属互连线包括：绝缘介质基底，上表面间隔设有沟槽；第一阻挡层，覆盖所述沟槽的内侧面和底面；底部金属，覆盖所述第一阻挡层，且将所述沟槽填充；所述第一金属层设于所述底部金属的上表面。3.根据权利要求1或2所述的金属互连结构，其特征在于，还包括：第二阻挡层，设于所述介质层和所述金属互连线之间，将所述介质层和所述金属互连线分隔。4.一种金属互连结构的制造方法，其特征在于，包括：步骤S101：提供间隔设置的金属互连线；步骤S102：将第一金属层对应所述金属互连线设置；步骤S103：在所述第一金属层上设置第二金属层；步骤S104：将介质层分别设于所述第一金属层和所述第二金属层的两侧边，且所述介质层与所述第一金属层和所述第二金属层均具有间隙；步骤S105：将金属扩散覆盖层覆盖所述介质层和所述第二金属层。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S101，包括：提供绝缘介质基底，在所述绝缘介质基底的上表面开设间隔分布的沟槽；在所述沟槽内生成第一阻挡层，所述第一阻挡层覆盖所...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宝，尹睿，张卫，
申请(专利权)人：上海集成电路制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：