[发明专利]金属互连结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属互连结构的制作方法，特别涉及具有空气间隔的互连结构的制作方法。

背景技术

随着集成电路特征尺寸的持续减小，金属互连结构的RC延迟效应对集成电路的性能影响越来越显著。为了减小金属互连结构引起的RC延迟效应，一方面采用电阻较低的金属（比如铜）来取代传统的铝来制作金属互连线，另一方面，采用低介电常数（Low-k）材料作为金属互连线之间的绝缘介质层，以降低金属互连线之间的寄生电容。

由于空气的理想介电常数接近于1，因此使用空气作为金属互连线之间的绝缘介质层，也是减小金属互连线之间寄生电容的有效手段之一。许多利用空气的低介电常数特性应用于集成电路制造的技术已经被公布，但是大部分不具有量产价值。因为采用现有技术制作金属互连线，需要在金属互连线之间形成大量的空气间隔，这使得金属互连线几乎被架空，金属互连线无法获得足够的机械支撑，容易造成金属互连线受到机械损坏。

因此，需要一种金属互连结构的制作方法，能够在满足金属互连线的机械支撑的情况下在金属互连线之间形成空气间隔，并且实现带有空气间隔金属互连结构的量产。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种金属互连结构的制作方法，在金属互连线之间形成空气间隔，解决了金属互连线的机械支撑不足的问题，并且实现带有空气间隔的金属互连结构的量产。

为解决上述问题，本发明提供一种金属互连结构的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有第一介质层；

在所述第一介质层内形成第一金属结构；

在所述第一金属结构之间形成一条或多条间隙；

在所述第一介质层上形成刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层覆盖所述间隙，形成空气间隔；

在所述刻蚀阻挡层上形成第二介质层；

在所述第二介质层内形成第二金属结构，所述第二金属结构与所述第一金属结构电连接。

可选地，还包括：在相邻的第二金属结构之间形成一条或多条空气间隔。

可选地，所述刻蚀阻挡层的材质为低K材质。

可选地，所述刻蚀阻挡层的材质为NDC、SiOCH中的一种或两者的组合。

可选地，所述第一介质层和第二介质层的材质为低K材质。

可选地，所述低K材质为NDC、SiOCH中的一种或两者的组合。

可选地，所述第一金属结构的制作方法包括：

利用刻蚀工艺，在所述第一介质层内形成沟槽；

在所述沟槽的侧壁和底部形成金属阻挡层；

在所述沟槽内第一金属互连线，所述第一金属互连线与所述阻挡金属层构成所述第一金属结构。

可选地，所述第一金属互连线采用电镀方法制作，其材质为铜。

可选地，所述金属阻挡层利用物理气相沉积或化学气相沉积工艺制作，其材质为TiN,Ti,TaN,Ta,WN,W中的一种或多种。

可选地，所述第二金属结构的制作方法包括：

采用双大马士革刻蚀工艺，在所述第二介质层内形成沟槽和与该沟槽对应的通孔；

在所述沟槽和通孔内依次形成阻挡金属层和第二金属互连线，所述第二金属互连线与阻挡金属层构成所述第二金属结构。

可选地，所述间隙的深宽比范围为20/1~2/1。

可选地，所述刻蚀阻挡层的厚度范围为300~10000埃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在间隙上形成刻蚀阻挡层，该刻蚀阻挡层覆盖间隙形成空气间隔，金属互连结构形成于阻挡层上，该刻蚀阻挡层一方面能够在后续的工艺步骤中保护空气间隔，防止污染物进入空气间隔，另一方面，该刻蚀阻挡层能为金属互连结构提供机械支撑，从而能够实现带有空气间隔的金属互连结构的量产。

附图说明

图1是本发明的金属互连结构的制作方法流程示意图；

图2~图7是本发明一个实施例的金属互连结构的制作方法剖面结构示意图。

具体实施方式

发明人发现，现有技术形成的空气间隔无法向金属互连结构提供足够的机械支撑，无法实现金属互连结构的量产。

为解决上述问题，本发明提供一种金属互连结构的制作方法，请结合图2所示的本发明一个实施例的金属互连结构的制作方法流程示意图，所述方法包括：

步骤S1，提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有第一介质层；

步骤S2，在所述第一介质层内形成第一金属结构；

步骤S3，在所述第一金属结构之间形成一条或多条间隙；