金属结构的制备方法及半导体结构与流程

xiaoxiao2026-09-16  6


本发明涉及半导体领域,尤其涉及一种金属结构及其制备方法。


背景技术:

1、现有技术中在金属层(metal)上沉积氮氧化硅层(sion),并进行光照(ph)和刻蚀(eh),形成金属结构。随着半导体工艺的进步,半导体结构的尺寸越来越小,较小的关键尺寸使得光刻胶层(pr)存在工艺极限,不能太厚。金属层包括三层,依次为下层氮化钛层(tin)、铝层(al)、上层氮化钛层,在金属结构刻蚀时,刻蚀至下层氮化钛层时,表面pr基本已被消耗完。若继续刻蚀,则侧边聚合物(polymer)先被耗光,然后刻蚀al层,形成空洞,影响器件良率及可靠性。

2、因此,如何改善刻蚀工艺,避免金属层形成空洞,是目前需要解决的问题。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何改善刻蚀工艺,避免金属层形成空洞,提供一种半导体结构及其制备方法。

2、为了解决上述问题,本发明提供了一种金属结构的制备方法,包括如下步骤:提供一初始结构,所述初始结构包括衬底以及形成在所述衬底表面的第一介质层;依次形成覆盖所述第一介质层表面的第一金属层、第二金属层、第三金属层以及硬掩膜层;以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层、所述第三金属层、所述第二金属层至暴露所述第一金属层;形成至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层;以刻蚀后的所述硬掩膜层以及所述保护层为掩膜,刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层,形成多个金属结构。

3、在一些实施例中,所述第一金属层与所述第三金属层的材料相同并与所述第二金属层的材料不同。

4、在一些实施例中,所述第一金属层与所述第三金属层的材料均为氮化钛,所述第二金属层的材料为铝、铜或铝铜合金。

5、在一些实施例中,所述的提供一初始结构进一步包括如下步骤:提供一衬底;在所述衬底表面形成多个前道栅极;在所述衬底表面形成所述第一介质层,所述第一介质层覆盖所述前道栅极;在所述第一介质层内形成多个初始接触结构,所述初始接触结构贯穿所述第一介质层并与所述金属结构一对一相接触,且所述初始接触结构位于所述前道栅极两侧,所述初始接触结构的表面与所述第一介质层的表面基本齐平。

6、在一些实施例中,所述的以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层、所述第三金属层、所述第二金属层至暴露所述第一金属层进一步包括如下步骤;在所述硬掩膜层表面形成所述图案化的光刻胶层;以所述图案化的光刻胶层为掩膜,采用干法刻蚀工艺刻蚀所述硬掩膜层、所述第三金属层、所述第二金属层至暴露所述第一金属层。

7、在一些实施例中,所述的形成至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层进一步包括如下步骤:形成覆盖所述第一金属层及所述硬掩膜层表面以及所述第二金属层、第三金属层及硬掩膜层侧壁的保护材料层;去除所述第一金属层及所述硬掩膜层表面的所述保护材料层,所述第二金属层、第三金属层及硬掩膜层侧壁剩余的所述保护材料层形成所述保护层。

8、在一些实施例中,所述的以刻蚀后的所述硬掩膜层以及所述保护层为掩膜,刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层的步骤中,采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层。

9、在一些实施例中,所述保护层的材料为氮化硅、氧化物、钨或氮化钛。

10、为了解决上述问题,本发明提供了一种半导体结构,包括:初始结构,所述初始结构包括衬底、形成在所述衬底表面的第一介质层;多个金属结构,位于所述第一介质层表面,包括依次堆叠的第一金属层、第二金属层、第三金属层、硬掩膜层以及至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层。

11、在一些实施例中,所述初始结构还包括:多个前道栅极,形成于所述衬底表面,所述第一介质层覆盖所述前道栅极;多个初始接触结构,所述初始接触结构贯穿所述第一介质层并与所述金属结构一对一相接触,且所述初始接触结构位于所述前道栅极两侧,所述初始接触结构的表面与所述第一介质层的表面基本齐平。

12、在一些实施例中,所述第一金属层与所述第三金属层的材料相同并与所述第二金属层的材料不同。

13、在一些实施例中,所述第一金属层与所述第三金属层的材料均为氮化钛,所述第二金属层的材料为铝、铜或铝铜合金。

14、在一些实施例中,所述保护层的材料为氮化硅、氧化物、钨或氮化钛。

15、上述技术方案,通过在刻蚀第二金属层后增加至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层,再继续刻蚀第一金属层,避免在刻蚀第一金属层的过程中第二金属层的侧壁受到损伤产生空洞,避免影响器件性能。相对常规金属结构的刻蚀工艺,本发明增加一道保护材料层沉积形成至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层,并将现有一道刻蚀工艺改为两道回刻蚀工艺,所形成的保护层可在第二道回刻蚀工艺时有效保护第二金属层侧壁,提升器件良率及可靠性,延长器件使用寿命。

16、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。



技术特征:

1.一种金属结构的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一金属层与所述第三金属层的材料相同并与所述第二金属层的材料不同。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一金属层与所述第三金属层的材料均为氮化钛,所述第二金属层的材料为铝、铜或铝铜合金。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的提供一初始结构进一步包括如下步骤:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层、所述第三金属层、所述第二金属层至暴露所述第一金属层进一步包括如下步骤;

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的形成至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层进一步包括如下步骤:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的以刻蚀后的所述硬掩膜层以及所述保护层为掩膜,刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层的步骤中,采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层。

8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述保护层的材料为氮化硅、氧化物、钨或氮化钛。

9.一种半导体结构,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述保护层覆盖于所述第二金属层、第三金属层及硬掩膜层侧壁。

11.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述初始结构还包括:多个前道栅极,形成于所述衬底表面,所述第一介质层覆盖所述前道栅极;多个初始接触结构,所述初始接触结构贯穿所述第一介质层并与所述金属结构一对一相接触,且所述初始接触结构位于所述前道栅极两侧,所述初始接触结构的表面与所述第一介质层的表面基本齐平。

12.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述第一金属层与所述第三金属层的材料相同并与所述第二金属层的材料不同。

13.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述第一金属层与所述第三金属层的材料均为氮化钛,所述第二金属层的材料为铝、铜或铝铜合金。

14.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述保护层的材料为氮化硅、氧化物、钨或氮化钛。


技术总结
本发明提供一种金属结构及其制备方法。金属结构的制备方法包括:提供一初始结构,所述初始结构包括衬底以及形成在所述衬底表面的第一介质层;依次形成覆盖所述第一介质层表面的第一金属层、第二金属层、第三金属层以及硬掩膜层;以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层、所述第三金属层、所述第二金属层至暴露所述第一金属层;形成至少覆盖所述第二金属层侧壁的保护层;以刻蚀后的所述硬掩膜层以及所述保护层为掩膜,刻蚀所述第一金属层至暴露所述第一介质层,形成多个金属结构。上述技术方案改善原有膜层结构层次,增加一道保护材料层沉积和两道回刻蚀,形成的保护层可有效保护铝层侧壁,提升器件良率及可靠性,延长使用寿命。

技术研发人员:郭秋生,丁甲,张继伟,胡林辉
受保护的技术使用者:上海积塔半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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