半导体叠层结构的制造方法及半导体结构与流程

本公开涉及半导体制造，特别是涉及一种半导体叠层结构的制造方法及半导体结构。

背景技术：

1、随着半导体制造领域的发展，对于芯片制造工艺有了更高的要求。在工艺制造过程中，根据实际需要制造各种具有特殊结构的芯片，目前有一种特殊芯片结构，由两层金属层交叉堆叠而成。

2、在该特殊芯片的制造工艺中，沉积两层金属层，形成叠层结构，除了预设的交叉堆叠的金属层结构，其它各处金属层，两层金属处于同一平面，导致在进行第二金属结构执行刻蚀工艺时，容易造成第一层金属损伤，为避免第一层金属损伤，需要精准控制第二层金属的刻蚀操作，但工艺实际操作难度大，对特殊芯片的制造提出了挑战。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种半导体叠层结构的制造方法及半导体结构，至少能够有效避免在刻蚀第二金属结构期间对第一金属结构造成损伤，避免基于该叠层结构的特殊芯片，在工作状态下出现问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本公开的一方面提供了一种半导体叠层结构的制造方法，包括如下步骤：

3、提供衬底，于衬底的顶面形成沿第一方向延伸的第一金属结构及位于第一金属结构的沿第二方向相对两侧的隔离结构，第一金属结构与隔离结构之间包括位于第一金属结构外侧壁的牺牲氧化层，第一方向与第二方向相交；

4、去除部分隔离结构及牺牲氧化层，形成暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对侧表面的目标凹槽；

5、至少于第一金属结构的裸露表面形成绝缘层；

6、形成至少填充满目标凹槽且沿第二方向延伸的第二金属结构；其中，在第一状态下第二金属结构与第一金属结构之间经由绝缘层绝缘；在与第一状态不同的其他状态下，第二金属结构与第一金属结构之间具有至少一种互联状态。

7、上述实施例中的半导体叠层结构制造方法，通过提供衬底，在衬底的顶面形成沿第一方向延伸的第一金属结构及位于第一金属结构的沿第二方向相对两侧的隔离结构，第一金属结构与隔离结构之间包括位于第一金属结构外侧壁的牺牲氧化层，第一方向与第二方向相交，为后续形成第二金属结构做好准备；通过去除部分隔离结构及牺牲氧化层，形成暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对侧表面的目标凹槽；通过至少于第一金属结构的裸露表面形成绝缘层，利用绝缘层将第一金属结构与第二金属结构绝缘；通过形成至少填充满目标凹槽且沿第二方向延伸的第二金属结构，完成半导体叠层结构的制备；其中，在第一状态下第二金属结构与第一金属结构之间经由绝缘层绝缘；在与第一状态不同的其他状态下，第二金属结构与第一金属结构之间具有至少一种互联状态。在该叠层结构的相关制造工艺中，除了预设的交叉堆叠的金属层结构，其它各处金属层，两层金属处于同一平面，导致在进行第二金属结构执行刻蚀工艺时，容易造成第一金属结构损伤，进而造成基于此结构的芯片在工作状态出现问题，为避免第一金属结构损伤，需要精准控制第二金属结构的刻蚀操作，但工艺实际操作难度大。本公开实施例提供的半导体叠层结构制造方法，通过在衬底的顶面形成沿第一方向延伸的第一金属结构，并形成暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对侧表面的目标凹槽，之后形成至少填充满目标凹槽且沿第二方向延伸的第二金属结构，完成半导体叠层结构的制备，其中，在第一状态下第二金属结构与第一金属结构之间经由绝缘层绝缘，在与第一状态不同的其他状态下，第二金属结构与第一金属结构之间具有至少一种互联状态，确保了预设交叉结构的形成，避免第二金属结构刻蚀过程中损伤第一金属结构，减少基于此种叠层结构的特殊芯片工作状态下出现的问题，同时可以获取该特殊芯片生产工艺的电路模块设计，为未来的发展及生产，研发，合作等提供基础工艺与方法的基础，并为后续更为深入和复杂的特殊芯片生产工艺提供实际工艺的可参考标准。

8、在一些实施例中，至少于第一金属结构的裸露表面形成绝缘层，包括：

9、在预设恒温及预设气体氛围的条件下，及在预设时间内于第一金属结构的裸露表面形成预设厚度的绝缘层；其中，预设恒温为20℃-30℃；预设气体氛围中氮气与氧气的含量比为10-20；预设时间为8min-18 min；预设厚度为15埃-25埃。

10、在一些实施例中，目标凹槽包括尺寸相等的第一凹槽及第二凹槽，第一凹槽及第二凹槽分别暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对的侧表面；形成目标凹槽包括：

11、通过控制干法刻蚀隔离结构的刻蚀速率及刻蚀时间来控制刻蚀的深度，形成分别位于第一金属结构的沿第二方向相对两侧的第一初始凹槽及第二初始凹槽，第一初始凹槽及第二初始凹槽分别暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对侧表面的牺牲氧化层；

12、湿法清洗并去除第一初始凹槽及第二初始凹槽内的牺牲氧化层，得到第一凹槽及第二凹槽。

13、在一些实施例中，第一金属结构与衬底之间包括隔离层；于衬底的顶面形成第一金属结构及隔离结构，包括：

14、于隔离层的顶面形成第一金属层；

15、图形化第一金属层，得到沿第二方向间隔分布的第一金属结构；

16、于第一金属结构的裸露表面形成牺牲氧化层；

17、形成填充满相邻第一金属结构之间的间隙且顶面高于牺牲氧化层的顶面的隔离材料层；

18、以第一金属结构的顶面为停止层，平坦化处理隔离材料层及牺牲氧化层的顶面，剩余的隔离材料层用于构成隔离结构。

19、在一些实施例中，隔离层上包括对准图形；形成第一初始凹槽及第二初始凹槽，包括：

20、于第一金属层的顶面形成第一抗反射层；

21、基于对准图形于第一抗反射层的顶面形成第一图形化光刻胶层，第一图形化光刻胶层包括用于限定第一初始凹槽及第二初始凹槽的开口图形；

22、以第一图形化光刻胶层为掩膜版刻蚀第一抗反射层、隔离结构，得到第一初始凹槽及第二初始凹槽；

23、形成第一凹槽及第二凹槽包括：

24、湿法清洗并去除剩余的第一图形化光刻胶层、剩余的第一抗反射层，以及第一初始凹槽及第二初始凹槽内的牺牲氧化层，得到目标凹槽。

25、在一些实施例中，于第一金属结构上形成隔离材料层，包括：

26、采用沉积工艺形成隔离材料层；

27、于第一金属结构的裸露表面形成牺牲氧化层，包括：

28、在将衬底转移至用于沉积隔离材料层的沉积腔室的过程中，在常温常压下于第一金属结构的裸露表面形成牺牲氧化层。

29、在一些实施例中，形成第二金属结构，还包括：

30、形成填充满目标凹槽且顶面高于绝缘层的顶面的第二金属层；

31、于第二金属层的顶面形成第二抗反射层；

32、基于对准图形于第二抗反射层的顶面形成第二图形化光刻胶层，第二图形化光刻胶层包括用于限定第二金属结构的开口图形；

33、以与所述第一金属结构的顶面平齐的隔离结构为停止层，及以第二图形化光刻胶层为掩膜版刻蚀第二抗反射层、第二金属层及绝缘层，得到第二金属结构；

34、去除剩余的第二图形化光刻胶层及剩余的第二抗反射层。

35、在一些实施例中，隔离层与隔离结构的材质不同；目标凹槽包括尺寸相等的第一凹槽及第二凹槽，第一凹槽及第二凹槽分别暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对的侧表面；形成目标凹槽包括：

36、以隔离层为停止层，根据预设刻蚀速率和预设刻蚀总量干法刻蚀隔离结构，形成分别位于第一金属结构的沿第二方向相对两侧的第一初始凹槽及第二初始凹槽，第一初始凹槽及第二初始凹槽分别暴露出部分第一金属结构的沿第二方向相对侧表面的牺牲氧化层；

37、湿法清洗并去除第一初始凹槽及第二初始凹槽内的牺牲氧化层，得到第一凹槽及第二凹槽。

38、在一些实施例中，第一金属结构的材料包括钛、钽、铝、铁、铜基材料或其组合；及/或第二金属结构的材料包括钛、钽、铝、铁、铜基材料或其组合。

39、在一些实施例中，本公开的另一方面提供了一种半导体结构，采用上述任一项的半导体叠层结构的制造方法制备而成。

40、本公开能够产生的意想不到的技术效果是：通过在衬底的顶面形成第一金属结构，对部分隔离结构及牺牲氧化层做平坦化处理，从而降低形成第二金属层时与存在第一金属层之间的高度差，可以避免刻蚀第二金属层时损伤到第一金属结构，之后形成第二金属结构，完成半导体叠层结构的制备，减少基于此种半导体结构的特殊芯片工作状态下出现的问题，同时可以获取该特殊芯片生产工艺的电路模块设计，为未来的发展及生产，研发，合作等提供基础工艺与方法的基础，并为后续更为深入和复杂的特殊芯片生产工艺提供实际工艺的可参考标准。