專利名稱：用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙大馬士革工藝，尤其涉及一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝。
背景技術(shù)：
對(duì)于超厚頂層金屬的制造，如果使用傳統(tǒng)先通孔(Via)后溝槽(Trench)雙大馬士革制造工藝，通常溝槽深度達(dá)3um或以上，通孔的深寬比超過(guò)10 1,目前的刻蝕工藝很難實(shí)現(xiàn)。目前業(yè)界常用方法是用單大馬士革工藝分別做頂層通孔和超厚頂層金屬。這解決了通孔高深寬比的問(wèn)題，但這會(huì)增加制造工藝步驟，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期?，F(xiàn)有技術(shù)中的工藝步驟為介電層淀積，其中，介電阻擋層SIN，介電層Si02 ； 旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形；干法刻蝕通孔，灰化去除光刻膠；淀積金屬阻擋層(TaN/ Ta)和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔；化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)去除多余金屬；在通孔上，介電層淀積，其中，介電阻擋層SIN介電層Si02 ；旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；干法刻蝕溝槽， 灰化去除光刻膠；淀積金屬阻擋層(TaN/Ta)和銅籽晶層；電鍍銅填滿溝槽；化學(xué)機(jī)械研磨 (CMP)去除多余金屬。目前業(yè)界常用方法是用單大馬士革工藝分別做頂層通孔和超厚頂層金屬。這解決了通孔高深寬比的問(wèn)題，但這會(huì)增加制造工藝步驟，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。另一種方法是用先部分通孔后溝槽雙大馬士革制造工藝(專利US 7四76四)，但這種方法很難控制通孔尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問(wèn)題。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)一下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在硅片的已完成的前層金屬層上依次淀積一介電阻擋層、一第一介電層、一中間介電阻擋層和一第二介電層；旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；干法刻蝕溝槽至第一介電層，去除光刻膠；淀積金屬硬掩模，作為通孔刻蝕硬掩模；旋涂底部抗反射涂層填滿溝槽；回刻底部抗反射涂層至溝槽內(nèi)；旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形；進(jìn)行干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模，去除剩余光阻和底部抗反射涂層；進(jìn)行干法刻蝕，形成通孔；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔和溝槽；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，去除多余金屬。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述第一介電層與所述第二介電層均通過(guò)沉淀二氧化硅形成的。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在間介電阻擋層均通過(guò)沉淀氮化硅形成的。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述第二介電層的厚度大于等于3微米。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述通孔的具體形成過(guò)程為在通孔圖形形成后，通過(guò)干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模，并去除光刻膠和底部抗反射涂層；再次干法刻蝕，通過(guò)金屬硬掩?？涛g形成通孔。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述干法刻蝕，形成通孔的工藝步驟中，所述通孔穿過(guò)所述第一介電層與所述介電阻擋層止于所述硅片的已完成的前層金屬層上。如上所屬的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨，去除多余金屬的工藝步驟中包括去除金屬硬掩模。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)化學(xué)氣象沉淀工藝形成金屬硬掩模。如上所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)物理氣相沉淀工藝形成金屬硬掩模。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問(wèn)題，通過(guò)先溝槽后通孔并使用金屬掩膜的雙大馬士革制造工藝有效的對(duì)通孔高深比和通孔尺寸控制進(jìn)行控制，并且采用本發(fā)明的技術(shù)方案還能夠達(dá)到降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期的效果。


圖廣圖11是本發(fā)明用于超厚金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝的步驟圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明 一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其中，
請(qǐng)參見(jiàn)圖廣圖11，如圖1所示，在硅片的已完成的前層金屬層102上依次淀積一介電阻擋層201、一第一介電層301、一中間介電阻擋層202和一第二介電層302，其中，前層金屬層102嵌于前層介電層101內(nèi)；如圖2所示，在最上層的第二介電層上旋涂光刻膠，通過(guò)光刻形成溝槽圖形，為后續(xù)刻蝕溝槽做好準(zhǔn)備；如圖3所示，通過(guò)干法刻蝕工藝刻蝕形成溝槽，溝槽止于第一介電層301，并去除光刻膠；如圖4所示，淀積金屬硬掩模(Metal Hard Mask,簡(jiǎn)稱MHM) 401，使金屬硬掩模401完全覆蓋溝槽的表面及側(cè)壁，并覆蓋第二介電層的上表面，金屬硬掩模401作為通孔刻蝕硬掩模，為后續(xù)的通孔刻蝕做好準(zhǔn)備；如圖5所示，旋涂底部抗反射涂層(BARC)填滿溝槽；如圖6所示，回刻底部抗反射涂層至溝槽內(nèi)，為后續(xù)旋涂光刻膠、形成通孔做好準(zhǔn)備；如圖7所示，旋涂光刻膠，并通過(guò)光刻形成通孔圖形，其中通孔圖形形成在底部抗反射圖層上；如圖8所示，進(jìn)行干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模401，通孔穿過(guò)金屬硬掩模401，止于第一介電層301內(nèi)，灰化去除剩余光阻和底部抗反射涂層；如圖9 所示，再次進(jìn)行干法刻蝕，在第一介電層301內(nèi)形成通孔，且通孔穿過(guò)介電阻擋層201止于硅片的已完成的前層金屬層102上；如圖10所示，淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔和溝槽；如圖11所示，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，去除多余金屬，在化學(xué)機(jī)械研磨工藝中， 金屬硬掩模401同金屬阻擋層一并去除。經(jīng)過(guò)圖廣圖11所示的十一個(gè)工藝步驟，本發(fā)明所公開(kāi)的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模401雙大馬士革工藝就已經(jīng)全部完成了，通過(guò)上述的先溝槽(Trench) 后通孔(Via)的技術(shù)方案，本發(fā)明有效的解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用的先通孔(Via)后溝槽 (Trench)的技術(shù)方案所造成的在刻蝕過(guò)程中難以控制通孔的深寬比的問(wèn)題，有效的控制了通孔刻蝕的高深寬比和通孔的尺寸，且本發(fā)明所采用的技術(shù)方案工藝步驟相對(duì)較為簡(jiǎn)單， 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)工藝，并未增加制造的工藝步驟，不會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)的周期。本發(fā)明中在所述第一介電層301與所述第二介電層302之間淀積有一中間介電阻擋層202，在生產(chǎn)過(guò)程中可以去除沉淀中間介電阻擋層202的步驟。本發(fā)明中的第一介電層301與所述第二介電層302均通過(guò)沉淀二氧化硅形成的。本發(fā)明中的介電阻擋層201是通過(guò)沉淀氮化硅形成的。本發(fā)明中的第二介電層302的厚度大于等于3微米。本發(fā)明中的通孔的具體形成過(guò)程為在通孔圖形形成后，如圖8所示，通過(guò)干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模401，使得通孔的底部止于第一介電層301內(nèi)，并去除光刻膠和溝槽內(nèi)的底部抗反射涂層；如圖9所示，再進(jìn)行次干法刻蝕，通過(guò)金屬硬掩模401刻蝕形成通孔。本發(fā)明中的通過(guò)干法刻蝕，形成通孔的工藝步驟中，所述通孔穿過(guò)所述第一介電層301與所述介電阻擋層201止于所述硅片的已完成的前層金屬層102上。本發(fā)明所提供的方法中，無(wú)需添加步驟以達(dá)到去除金屬硬掩模的技術(shù)效果，如圖 11所示，在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械研磨，去除多余金屬的工藝步驟中包括去除金屬硬掩模401， 即在化學(xué)機(jī)械研磨工藝過(guò)程中，將金屬硬掩模401 —起研磨去除。本發(fā)明中在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)化學(xué)氣象沉淀(CVD )工藝形成金屬硬掩模401。本發(fā)明中在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)物理氣相沉淀(PVD)工藝形成金屬硬掩模401。本發(fā)明中的金屬硬掩?？梢赃x取TaN、Ta、TiN, Ti等材料來(lái)通過(guò)物理氣相沉淀或化學(xué)氣象沉淀來(lái)形成。本發(fā)明中的金屬阻擋層可以采用TaN也可以采用Ta。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問(wèn)題，通過(guò)先溝槽后通孔并使用金屬掩膜的雙大馬士革制造工藝有效的對(duì)通孔高深比和通孔尺寸控制進(jìn)行控制，并且采用本發(fā)明的技術(shù)方案還能夠達(dá)到降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期的效果。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在硅片的已完成的前層金屬層上依次淀積一介電阻擋層、一第一介電層、一中間介電阻擋層和一第二介電層；旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；干法刻蝕溝槽至第一介電層，去除光刻膠； 淀積金屬硬掩模，作為通孔刻蝕硬掩模；旋涂底部抗反射涂層填滿溝槽；回刻底部抗反射涂層至溝槽內(nèi)；旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形；進(jìn)行干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模，去除剩余光阻和底部抗反射涂層；進(jìn)行干法刻蝕，形成通孔；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔和溝槽；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，去除多余金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述第一介電層與所述第二介電層均通過(guò)沉淀二氧化硅形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述介電阻擋層和所述中間介電阻擋層均通過(guò)沉淀氮化硅形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述第二介電層的厚度大于等于3微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述通孔的具體形成過(guò)程為在通孔圖形形成后，通過(guò)干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模，并去除光刻膠和底部抗反射涂層；再次干法刻蝕，通過(guò)金屬硬掩?？涛g形成通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述干法刻蝕，形成通孔的工藝步驟中，所述通孔穿過(guò)所述第一介電層與所述介電阻擋層止于所述硅片的已完成的前層金屬層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所屬的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨，去除多余金屬的工藝步驟中包括去除金屬硬掩模。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)化學(xué)氣象沉淀工藝形成金屬硬掩模。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其特征在于，在通過(guò)干法刻蝕，形成溝槽后，通過(guò)物理氣相沉淀工藝形成金屬硬掩模。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于超厚頂層金屬的先溝槽金屬硬掩模雙大馬士革工藝，其中，在硅片的已完成的前層金屬層上依次淀積一介電阻擋層、一第一介電層、一中間介電阻擋層和一第二介電層；旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；干法刻蝕溝槽至第一介電層，去除光刻膠；淀積金屬硬掩模，作為通孔刻蝕硬掩模；旋涂底部抗反射涂層填滿溝槽；回刻底部抗反射涂層至溝槽內(nèi)；旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形；干法刻蝕，打開(kāi)金屬硬掩模，灰化去除剩余光阻和底部抗反射涂層；干法刻蝕，形成通孔；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔和溝槽。本發(fā)明通過(guò)先溝槽后通孔并使用金屬掩膜的雙大馬士革制造工藝達(dá)到了對(duì)通孔高深比和通孔尺寸控制進(jìn)行有效控制的目的。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102420170SQ20111012368
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡有存, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司