随着集成电路半导体制造工艺水平的快速发展,器件的特征尺寸不断缩小,芯片的集成度不断提升。器件特征尺寸越逼近14纳米工艺节点,越受限于光刻技术的发展,自对准图形技术成为目前实现14纳米技术的重要可行性解决方案。本论文开展了基于自对准图形技术金属互连层工艺研究。首先,基于自对准双重图形（SADP）技术,采用纯间距分割方法实现自对准四重图形（SAQP）技术以满足器件的微缩化;以具有良好的台阶覆盖性及选择刻蚀比的氧化物、氮化钛为核心的芯轴-侧壁-侧壁工艺流程和利用不同材料的刻蚀选择差异、相同材料的不同厚度实现刻蚀停止的芯轴-侧壁-芯轴-侧壁工艺流程实现两种SAQP流程设计,将光刻图形节距降为原来的四分之一,较自对准双重图形技术有显著提升。通过TCAD仿真工具进行工艺流程仿真,并对SAQP工艺仿真进行优化,为实现14纳米工艺节点奠定基础。其次,基于SADP技术获得的小线宽铜互连线,存在金属线间击穿电压小、可靠性差的问题,通过反溅射物理气相沉积技术制备钽扩散阻挡层,并利用回流工艺均匀薄膜厚度;以氮化硅为主要材料,采用化学气相沉积制备覆盖层,实现氮化硅沉积工艺。最后,通过制备不同厚度的钽阻挡层对比分析互连体系电阻和金属线间击穿电压的变化,通过在氨气处理阶段通入不同流量的氨气、在预沉积阶段改变预沉积时间和增加过渡阶段对氮化硅的粘附性进行分析;实验结果表明,由于硬质Ta材料对研磨产生影响,导致互连体系电阻和线间击穿电压随着钽厚度的减小而增加,过薄的阻挡层会导致阻挡性能降低和整体晶圆均一性变差,氨气流量的增加、预沉积时间的减少、过渡阶段的增加均能提高氮化硅的粘附性,提高了阻挡层性能,实现基于SADP技术的金属互连线阻挡层性能的提升。