平行金属互连结构的形成方法技术

一种平行金属互连结构的形成方法，包括：提供基底，在基底上形成若干平行的牺牲栅极；在牺牲栅极的四周侧壁形成侧墙；在基底上形成介质层，介质层覆盖牺牲栅极和侧墙；化学机械研磨介质层，并过研磨去除部分厚度的牺牲栅极和侧墙；去除剩余的侧墙，形成环绕牺牲栅极的凹槽；在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙；形成覆盖介质层、牺牲栅极和金属侧墙表面的硬掩膜层，所述硬掩膜层具有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口暴露牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙；沿第一开口和第二开口刻蚀去除的暴露的金属侧墙，剩余的金属侧墙构成平行的金属互连结构。提高了金属互连结构本身宽度和相邻金属互连结构之间间距的精度。

【技术实现步骤摘要】
平行金属互连结构的形成方法
本专利技术涉及半导体制作领域，特别涉及一种平行金属互连结构的形成方法。
技术介绍
在目前的半导体产业中，集成电路产品主要可分为三大类型：模拟电路、数字电路和数／模混合电路，其中存储器件是数字电路中的一个重要类型。近年来，在存储器件中，快闪存储器（flashmemory）的发展尤为迅速。快闪存储器的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息；且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。快闪存储器是由许多独立的存储单元组成的，在制作快闪存储器时，各存储单元呈阵列形成在半导体衬底上，然后形成相互平行的金属互连结构（比如：字线、位线等），实现行或列上各存储单元之间的连接，当在相应金属互连结构上施加不同的电压时，以对单个、整行、整列或一块区域的存储单元实行写入、读取和擦除的操作。金属铜由于电阻率低、响应速度快、电迁移率小等优点，已广泛应用在快闪存储器的金属互连结构的制作中。图1~图3为现有平行金属互连结构形成过程的剖面结构示意图。参考图1，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100上形成介质层101。所述半导体衬底100上还形成有呈阵列排布的若干存储单元（图中未示出），所述半导体衬底100和介质层101之间还形成有层间介质层（图中未示出），所述层间介质层中形成有插塞，插塞与存储单元相连接。参考图2，在所述介质层101表面形成掩膜层102，所述掩膜层102具有暴露介质层101表面的若干相互平行的开口103；以所述掩膜层102为掩膜，沿开口103刻蚀所述介质层101，形成若干相互平行的凹槽104。参考图3，去除所述掩膜层102；在凹槽104中填充满金属，形成相互平行的金属互连结构105，所述金属互连结构通过插塞与存储单元相连接。但是随着特征尺寸的不断减小，集成度的不断提高，现有形成的金属互连结构本身的宽度和相邻金属互连结构之间的间距难以精确的控制，影响快闪存储器的读写稳定性。更多关于金属互连结构的形成方法请参考公开号为“US2006/0055060A1”的美国专利。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种平行金属互连结构的形成方法，提高金属互连结构本身的宽度和相邻金属互连结构之间的间距的精度。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种平行金属互连结构的形成方法，包括：提供基底，在所述基底上形成若干平行的牺牲栅极，每个牺牲栅极的长度相等；在牺牲栅极的四周侧壁形成侧墙；在所述基底上形成介质层，所述介质层覆盖所述牺牲栅极和侧墙；采用化学机械研磨工艺研磨所述介质层，并过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙；去除剩余的侧墙，形成环绕所述牺牲栅极的凹槽；在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙；形成覆盖所述介质层、牺牲栅极和金属侧墙表面的硬掩膜层，所述硬掩膜层具有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口暴露牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙；沿第一开口和第二开口刻蚀去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙，剩余的沿牺牲栅极长度方向分布的金属侧墙构成平行的金属互连结构。可选的，所述牺牲栅极的材料为氧化硅、碳化硅或低K介电材料。可选的，所述介质层的材料与牺牲栅极的材料相同。可选的，所述侧墙的材料为与牺牲栅极和介质层的材料不相同，所述侧墙的材料为无定形碳或氮化硅。可选的，去除所述侧墙形成凹槽的工艺为干法刻蚀工艺，干法刻蚀工艺采用的气体为CF4、CHF3、CH2F2中的一种或几种。可选的，所述牺牲栅极的厚度为50~1000埃。可选的，所述过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙的去除厚度为牺牲栅极和侧墙总厚度的1/3~1/2。可选的，在凹槽中填充的金属的材料为铜。可选的，所述金属的填充工艺为电镀工艺。可选的，刻蚀去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙的工艺为干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺。可选的，所述干法刻蚀工艺采用的气体为氯气。可选的，所述湿法刻蚀采用的溶液为双氧水。可选的，所述双氧水的PH值小于7。可选的，每个牺牲栅极的宽度相等或者不相等。可选的，相邻牺牲栅极之间的间距相等或者不相等。可选的，所述基底上形成有若干整列排布的存储单元与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：在基底上形成相互平行的牺牲栅极，在牺牲栅极的四周形成侧墙，然后过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙，去除所述侧墙，形成环绕所述牺牲栅极的凹槽，在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙，去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙，剩余的沿牺牲栅极长度方向分布的金属侧墙构成平行的金属互连结构。侧墙自对准的形成在牺牲栅极的侧壁，侧壁的本身宽度和相邻侧墙之间的间距精度较高，因此在去除侧壁形成凹槽，在凹槽中填充满金属形成平行的金属互连结构时，平行的金属互连结构本身的宽度和相邻金属互连结构之间间距的精度提高，提高快闪存储器的稳定性。进一步，所述过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙的去除厚度为牺牲栅极和侧墙总厚度的1/3~1/2，侧墙既保持一定的宽度又保持一定的高度，使得后续的刻蚀工艺和填充工艺简单，并使得后续形成的金属互连结构保持一定的高度和宽度，提高存储器的稳定性。附图说明图1~图3为现有平行金属互连结构形成过程的剖面结构示意图；图4为本专利技术实施例平行金属栅极形成方法的流程示意图；图5~图17为本专利技术实施例平行金属栅极形成过程的结构示意图。具体实施方式现有形成平行金属互连结构的方法，随着特征尺寸的不断减小，集成度不断提高，采用光刻刻蚀工艺形成凹槽时，易造成形成凹槽的位置和尺寸发生变化，后续在凹槽中形成金属互连结构时，相邻金属互连结构之间的间距和金属互连结构本身的宽度易发生变化，会使得金属互连结构中传输信号的恶化以及相邻金属互连结构之间信号的干扰，影响了快闪存储器的稳定性。为此，专利技术人提出一种平行金属互连结构的形成方法，在基底上形成相互平行的牺牲栅极，在牺牲栅极的四周形成侧墙，然后过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙，去除所述侧墙，形成环绕所述牺牲栅极的凹槽，在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙，去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙，剩余的沿牺牲栅极长度方向分布的金属侧墙构成平行的金属互连结构。侧墙自对准的形成在牺牲栅极的侧壁，侧壁的本身宽度和相邻侧墙之间的间距精度较高，因此在去除侧壁形成凹槽，在凹槽中填充满金属形成平行的金属互连结构时，平行的金属互连结构本身的宽度和相邻金属互连结构之间间距的精度提高，提高快闪存储器的稳定性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在详述本专利技术实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。参考图4，图4为本专利技术实施例平行金属栅极形成方法的流程示意图，包括步骤：步骤201，提供基底，在所述基底上形成牺牲材料层；步骤202，刻蚀所述牺牲材料层，在基底上形成若干平行的牺牲栅极，每个牺牲栅极的长度相等；步骤203，在牺牲栅极的四周侧壁形成侧墙；步骤204，在所述基底上形成介质层，所述介质层覆盖所述牺牲栅极和侧墙；步骤205，采用化学机械研磨工艺研磨所述介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底上形成若干平行的牺牲栅极，每个牺牲栅极的长度相等；在牺牲栅极的四周侧壁形成侧墙；在所述基底上形成介质层，所述介质层覆盖所述牺牲栅极和侧墙；采用化学机械研磨工艺研磨所述介质层，并过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙；去除剩余的侧墙，形成环绕所述牺牲栅极的凹槽；在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙；形成覆盖所述介质层、牺牲栅极和金属侧墙表面的硬掩膜层，所述硬掩膜层具有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口暴露牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙；沿第一开口和第二开口刻蚀去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙，剩余的沿牺牲栅极长度方向分布的金属侧墙构成平行的金属互连结构。

【技术特征摘要】
1.一种平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底上形成若干平行的牺牲栅极，每个牺牲栅极的长度相等；采用自对准无掩膜等离子体刻蚀工艺，在牺牲栅极的四周侧壁表面形成侧墙；在所述基底上形成介质层，所述介质层覆盖所述牺牲栅极和侧墙；采用化学机械研磨工艺研磨所述介质层，并过研磨去除部分厚度的所述牺牲栅极和侧墙，使剩余的侧墙的顶部的宽度变大；去除剩余的侧墙，形成环绕所述牺牲栅极的凹槽；在凹槽中填充满金属，形成金属侧墙；形成覆盖所述介质层、牺牲栅极和金属侧墙表面的硬掩膜层，所述硬掩膜层具有第一开口和第二开口，第一开口和第二开口暴露牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙；沿第一开口和第二开口刻蚀去除牺牲栅极两端的沿宽度方向分布的金属侧墙，剩余的沿牺牲栅极长度方向分布的金属侧墙构成平行的金属互连结构。2.如权利要求1所述的平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，所述牺牲栅极的材料为氧化硅、碳化硅或低K介电材料。3.如权利要求2所述的平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，所述介质层的材料与牺牲栅极的材料相同。4.如权利要求3所述的平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，所述侧墙的材料为与牺牲栅极和介质层的材料不相同，所述侧墙的材料为无定形碳或氮化硅。5.如权利要求4所述的平行金属互连结构的形成方法，其特征在于，去除所述侧墙形成凹槽的工艺为干法刻蚀工艺，干法刻蚀工艺采用的气体为CF4、C...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，胡敏达，张城龙，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：