專利名稱：形成雙鑲嵌布線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成用于多層互連技術(shù)的雙鑲嵌布線的方法。
形成半導(dǎo)體集成電路的多層互連的有效方法包括各種鑲嵌技術(shù)。這些技術(shù)中，雙鑲嵌技術(shù)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即它們可以簡(jiǎn)化和加快工藝，從而減少TAT(周轉(zhuǎn)時(shí)間)，可以顯著降低生產(chǎn)成本。在雙鑲嵌技術(shù)中，在絕緣層中形成布線溝槽，在布線溝槽中形成上布線層，和連接上層布線與下層布線或襯底的通孔或接觸孔(此后兩種孔都稱為通孔)，然后，同時(shí)在布線溝槽和通孔中填充金屬膜，同時(shí)形成布線和通道。


圖1A-1C是按步驟順序展示利用常規(guī)雙鑲嵌技術(shù)形成布線的方法的剖面圖。首先，如圖1A所示，在硅襯底1上形成氧化硅(SiO2)膜2作層間絕緣膜。在氧化硅膜2上，形成氮化硅(SiN)膜3，在氮化硅膜3上，再形成抗蝕膜4。利用光刻技術(shù)，將抗蝕膜4構(gòu)圖成通孔形狀。然后，利用抗蝕膜4作為掩模，等離子腐蝕氮化硅膜3，在氮化硅膜3上形成通孔圖形5。
然后，如圖1B所示，在整個(gè)表面上形成氧化硅膜6。然后，利用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)法拋光氧化硅膜6的表面，使表面平整。
接著，如圖1C所示，在氧化硅膜6上形成抗蝕膜7，并按布線溝槽的形狀構(gòu)圖。然后，利用抗蝕膜7和氮化硅膜3作為掩模進(jìn)行腐蝕，在氧化硅膜2上開出通孔，在氧化硅膜6上形成布線溝槽。這種情況下，就氧化硅膜與氮化硅膜的腐蝕速率比(氧化硅膜的腐蝕速率/氮化硅膜的腐蝕速率)方面而論，利用選擇腐蝕速率高的腐蝕方法進(jìn)行腐蝕，從而留下氮化硅膜3作為掩模，直到開出通孔。
此后，去掉抗蝕膜7，并用導(dǎo)電材料填充通孔和布線溝槽，形成通道和布線。
在形成雙鑲嵌布線的常規(guī)方法中，如圖1C所示，在通孔圖形5和布線溝槽圖形9間發(fā)生對(duì)不準(zhǔn)時(shí)，布線和通道間的接觸面積變小，產(chǎn)生了接觸電阻增大的缺點(diǎn)。另外，通孔的高寬比大，具體說，通孔的深度與寬度之比大，需要顯著增大選擇腐蝕比，即氧化硅膜2腐蝕速率與用作停止層的氮化硅膜3的腐蝕速率之比。然而，從操作觀點(diǎn)來看，難以采用這種腐蝕條件。另外，如圖1C所示，腐蝕后通孔的上側(cè)邊緣部分被去掉很多。
已提出了另一種形成雙鑲嵌布線的常規(guī)方法，該方法能夠克服上述圖1A-1C所示的常規(guī)技術(shù)的缺點(diǎn)，如圖2A-2D所示(日本專利申請(qǐng)公開(JP-A)平8-335634和平10-223755)。圖2A-2D是按步驟順序展示形成另一常規(guī)雙鑲嵌布線的方法的剖面圖。如圖2A所示，在硅襯底11上形成氧化硅膜12，用光刻法腐蝕氧化硅膜12，形成通孔13。
然后，如圖2B所示，在整個(gè)表面上涂敷有機(jī)化合物，用有機(jī)化合物膜14填充通孔13，在氧化硅膜12和有機(jī)化合物膜14上形成抗蝕膜15。利用光刻法，通過構(gòu)圖在抗蝕膜15上形成布線溝槽的圖形16。有機(jī)化合物的腐蝕速率在用作層間絕緣膜的氧化硅膜的腐蝕速率的一半以下。
接著，如圖2C所示，利用抗蝕膜15的布線圖形作為掩模，對(duì)有機(jī)化合物膜14和氧化硅膜12進(jìn)行等離子腐蝕，形成布線溝槽16。這種情況下，氧化硅膜12的腐蝕速率高于填在通孔13中的有機(jī)化合物膜14，因此，在腐蝕布線溝槽16的同時(shí)，在通孔13中留下未去掉的有機(jī)化物膜14。
然后，去掉抗蝕膜15和有機(jī)化合物膜14，從而與布線溝槽16一起形成通孔13。然后填充這些布線溝槽16和通孔13，形成布線和通道。
在上述方式的常規(guī)方法中，即使在通孔和布線溝槽間發(fā)生對(duì)不準(zhǔn)，如圖2C所示，填在通孔13中的通道和填在布線溝槽16中的布線之間的接觸面積也不會(huì)減小。因此兩者間的接觸電阻是很低的。另外，以圖1A-1C所示的常規(guī)技術(shù)中，在通孔的高寬比大時(shí)，必須顯著增大氧化硅膜與氮化硅膜3的腐蝕速率之比。然而，在圖2A-2D所示的常規(guī)技術(shù)中，不必采用這種腐蝕條件。
然而，在形成雙鑲嵌的該常規(guī)方法中，仍存在以下問題。具體說，如圖2A所示，在通過腐蝕形成通孔13時(shí)，由于腐蝕的特性，通孔13在其上開口部分側(cè)具有大截面積，而其底側(cè)具有小截面積。因此，通孔13的側(cè)壁稍有傾斜，其上部向后方偏斜。
通孔13的側(cè)壁象這樣傾斜。因此，在想要在圖2C的步驟中通過腐蝕形成布線溝槽16時(shí)，由于有機(jī)膜14的選擇腐蝕速率低于氧化硅膜12，所以從有機(jī)化合物膜14上部側(cè)緣突起的部分作為腐蝕氧化硅膜12的掩模，使氧化硅膜12的腐蝕殘留物留在該突起部分正下方而未被去掉。為此，如圖2D所示，在去掉了有機(jī)化合物膜14后，氧化硅膜的突起材料17留在通孔13的上端部上。突起材料17混入布線中，引起例如布線的導(dǎo)電性變差。
本發(fā)明的目的是提供一種形成雙鑲嵌布線的方法，以確保腐蝕步驟中不殘留由層間絕緣膜的腐蝕殘留物帶來的任何不應(yīng)存在的物質(zhì)，形成優(yōu)異的布線。
根據(jù)本發(fā)明第一方案形成雙鑲嵌布線的方法包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成層間絕緣膜；在層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；利用第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕層間絕緣膜，形成孔；用腐蝕速率高于層間絕緣膜的材料填充該孔，形成埋置膜；在埋置膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；以及用第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕所說埋置膜和層間絕緣膜，在層間絕緣膜中形成布線溝槽。
根據(jù)本發(fā)明第二方案的形成雙鑲嵌布線的方法包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成層間絕緣膜；在層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；利用第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕層間絕緣膜，形成布線溝槽；用腐蝕速率高于層間絕緣膜的材料填充該布線溝槽，形成埋置膜；在埋置膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；用第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述埋置膜和層間絕緣膜，在層間絕緣膜中形成孔。
根據(jù)本發(fā)明第三方案的形成雙鑲嵌布線的方法包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成第一層間絕緣膜；在第一層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；利用第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕第一層間絕緣膜，形成孔；用腐蝕速率高于第一層間絕緣膜的材料填充該孔，形成埋置膜；在整個(gè)表面上形成第二層間絕緣膜；在第二層間絕緣膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；用第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕第二層間絕緣膜，形成布線溝槽。
在本發(fā)明的第一和第三方案中，在埋置膜填充于孔中后，進(jìn)行形成布線溝槽的腐蝕。這種情況下，埋置膜采用腐蝕速率高于層間絕緣膜的材料，因此埋置膜的腐蝕速率高于層間絕緣膜。布線溝槽形成后，留在孔中的埋置膜的表面高度低于孔的上緣。因而，在為形成布線溝槽而腐蝕層間絕緣膜的步驟中，決不會(huì)發(fā)生埋置膜用作腐蝕掩模，而留下層間絕緣膜的腐蝕殘留物的現(xiàn)象，所以避免了在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的那種突起物質(zhì)殘留物。
在本發(fā)明的第二方案中，在層間絕緣膜上形成了布線溝槽后，用腐蝕速率高于層間絕緣膜的埋置膜填充布線溝槽，然后進(jìn)行腐蝕形成孔。因此孔的側(cè)壁上沒有層間絕緣膜的腐蝕殘留物。
圖1A-1C是按步驟順序展示形成常規(guī)雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖2A-2D是按步驟順序展示形成另一常規(guī)雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖3A-3F是按步驟順序展示本發(fā)明第一實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖4A-4C是按步驟順序展示本發(fā)明第二實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖5A-5F是按步驟順序展示本發(fā)明第三實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖6A-6C是按步驟順序展示本發(fā)明第四實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖7A-7F是按步驟順序展示本發(fā)明第五實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖8A-8F是按步驟順序展示本發(fā)明第六實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖9A-9F是按步驟順序展示本發(fā)明第七實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖；圖10A-10F是按步驟順序展示本發(fā)明第八實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖3A-3F是按步驟順序來展示本發(fā)明第一實(shí)施例的形成雙鑲嵌布線的方法的剖面圖。如圖3A所示，在導(dǎo)電層21上形成例如氧化硅膜之類的層間絕緣膜22，并在層間絕緣膜22上涂敷抗蝕膜23。然后，曝光并顯影抗蝕膜23，從而形成用于形成通孔的開口圖形31。導(dǎo)電層21是形成有多層互連結(jié)構(gòu)的下布線或半導(dǎo)體器件的襯底。層間絕緣膜22具有足以形成布線溝槽和通孔(此后接觸孔也稱為“通孔”)的厚度?？刮g膜23是用于形成通孔的光敏有機(jī)膜。順便提及，在導(dǎo)電層21是多層互連的下布線時(shí)，形成于該導(dǎo)電層上的層間絕緣膜中的孔被稱為通孔，在導(dǎo)電層21為半導(dǎo)體襯底時(shí)，形成于該導(dǎo)電層上的層間絕緣膜中的孔被稱為接觸孔。然而，包括通孔和接觸孔的這些孔在本發(fā)明中都被稱為通孔。
然后，用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕層間絕緣膜22，在層間絕緣膜22中形成通孔32。在這種情況下，小部分層間絕緣膜22留在通孔32內(nèi)。
接著，如圖3B所示，去掉抗蝕膜23，并在通孔32中填充不同于層間絕緣膜的材料，形成埋置膜24。埋置膜24的例子包括諸如Si3N4、SiON(SixOyNz)、氧化膜(SiO2)和SiOF(SixOyFz)或多晶硅等無機(jī)膜、有機(jī)氧化膜(涂敷膜)和無機(jī)氧化膜(涂敷膜)。這些材料的腐蝕速率都高于構(gòu)成層間絕緣膜22的材料例如氧化硅的腐蝕速率。層間絕緣膜22與埋置膜24的腐蝕速率之比低于1。由于每種常用無機(jī)材料都具有高于氧化膜的腐蝕速率，所以各種材料都可用作埋置膜24。埋置膜24例如可以利用CVD法(化學(xué)汽相淀積)或涂敷法形成。埋置層24例如是CVD Si3N4膜。
然后，在埋置膜24上涂敷由光敏有機(jī)膜構(gòu)成的抗蝕膜25，并利用光刻法構(gòu)圖抗蝕膜25，形成布線溝槽的圖形33。層間絕緣膜(氧化硅膜)22與抗蝕膜(光敏有機(jī)膜)25的腐蝕速率之比例如為5或更大。
然后，如圖3C所示，用抗蝕膜25作為掩模，腐蝕埋置膜24和層間絕緣膜22，形成布線溝槽34。這種情況下，如以上所說明的，層間絕緣膜22具有高于抗蝕膜25的腐蝕速率(腐蝕速率之比是5或更大)。因此，利用抗蝕膜25作為掩模，層間絕緣膜22被腐蝕成布線溝槽的形狀。另外，由于層間絕緣膜22與埋置膜24的腐蝕速率之比低于1，所以埋置膜24的腐蝕速率高于層間絕緣膜22，因此埋置膜24的腐蝕比層間絕緣膜22快。為此，如圖3C所示，通孔32內(nèi)的埋置膜24的上表面位于低于通孔32的上緣的高度。關(guān)于腐蝕方法，可以采用利用CHF3氣、O2氣和Ar氣的混合氣的等離子腐蝕。這種情況下層間絕緣膜與埋置膜的腐蝕速率之比低于1或更小。
然后，如圖3D所示，去掉抗蝕膜25(即用于形成布線溝槽的光敏有機(jī)膜)和埋置膜24，并使層間絕緣膜22幾乎不受侵蝕。為去掉埋置膜24，可以采用利用Cl2氣和HBr氣的混合氣的等離子腐蝕。這種情況下，埋置膜24與層間絕緣膜的腐蝕速率之比為10或更大。另外，可以采用濕法腐蝕、各向同性干法腐蝕、各向異性干法腐蝕等方法中的任一種方法去掉埋置膜24。這種情況下，例如可用CxFyHz氣、O2氣、Cl2氣、HBr氣或SF6氣等作各向同性干法腐蝕的處理氣。關(guān)于各向異性干法腐蝕的處理氣，例如也可以采用CxFyHz氣、O2氣、Cl2氣、HBr氣或SF6氣等。
另外，在去除埋置膜24的同時(shí)或之后，去掉留在通孔23底部的層間絕緣膜22。從而形成通孔32和布線溝槽34。
此后，如圖3E所示，在通孔32和布線溝槽34中，填充布線材料26(導(dǎo)電材料)。
然后，如圖3F所示，利用CMP法拋光布線材料26的表面，露出層間絕緣膜22的表面。于是在通孔32中形成通道35，在布線溝槽34中形成布線36。
在上述方式構(gòu)成的該實(shí)施例中，即使通孔32側(cè)壁傾斜，其上開口展寬，由于在形成布線溝槽34的步驟中，埋置膜24的腐蝕快于層間絕緣膜22，所以腐蝕層間絕緣膜時(shí)，埋置膜24也不會(huì)作為妨礙層間絕緣膜22腐蝕的掩模。因此，不會(huì)留下層間絕緣膜的腐蝕殘留物，并且不象常規(guī)技術(shù)那樣，沒有突起物質(zhì)混入布線中。
另外，在該實(shí)施例的形成通孔32的腐蝕步驟中，如圖3A所示，腐蝕在中途停止，在通孔32的底部留下一小部分層間絕緣膜22。具體說，對(duì)于大部分層間絕緣膜22的腐蝕和留在通孔32中的殘留埋置膜24的腐蝕，宜采用高能量的干法腐蝕，以縮短處理時(shí)間，然后，采用濕法腐蝕或低能量的腐蝕，從而例如當(dāng)導(dǎo)電層21為襯底時(shí)可以防止對(duì)擴(kuò)散層的損傷。
下面結(jié)合圖4A-4C介紹本發(fā)明第二實(shí)施例的方法。首先，如圖4A所示，在硅襯底21上形成第一層間絕緣22a，其由腐蝕速率低于待埋置材料的材料構(gòu)成。然后，在第一層間絕緣膜22a上，形成第二層間絕緣膜22b，其由腐蝕速率高于待埋置材料的材料構(gòu)成。在該實(shí)施例中，如上所述，該層間絕緣膜是不同材料的層疊膜。然后，在第二層間絕緣22b上涂敷抗蝕膜23。通過構(gòu)圖，在抗蝕膜23上形成通孔圖形31。然后，用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕第一和第二層間絕緣膜22a、22b，形成通孔32。
接著，如圖4B所示，去掉抗蝕膜23，并在通孔32中填充不同于層間絕緣膜的材料，從而形成埋置膜24。然后，在埋置膜24上形成抗蝕膜25，從而在抗蝕膜25上形成布線溝槽圖形33。
然后，如圖4C所示，用抗蝕膜25作為掩模，腐蝕埋置膜24和第二層間絕緣22b。這種情況下在本例的腐蝕中，是在第二層間絕緣膜22b的腐蝕速率變得高于埋置膜24、和第一層間絕緣膜22a的腐蝕速率變得低于埋置膜24的條件下進(jìn)行的。因此，在該腐蝕步驟中，第二層間絕緣膜22b上的那部分埋置膜24被腐蝕，此后，根據(jù)抗蝕膜25的布線溝槽圖形33，腐蝕并去掉第二層間絕緣膜22b和埋置膜24。然后腐蝕延伸到第一層間絕緣膜22a。在第一層間絕緣膜22a中，埋置膜24的腐蝕速率高于第一層間絕緣膜22a。因此，第一層間絕緣膜22a幾乎不被腐蝕，優(yōu)先腐蝕通孔32內(nèi)的埋置膜24。在稍微腐蝕了通孔32內(nèi)的埋置膜24后，即停止腐蝕。
隨后的步驟與圖3D-3F所示的第一實(shí)施例的步驟相同。具體說，去掉抗蝕膜25和埋置膜24，形成布線溝槽34和通孔32。然后，在布線溝槽34和通孔32中填充導(dǎo)電材料，并用CMP法拋光導(dǎo)電材料的表面，從而形成象圖3F所示的布線和通孔。
該實(shí)施例中，使用具有不同腐蝕速率的材料構(gòu)成的層疊膜作為層間絕緣膜，并且根據(jù)當(dāng)?shù)诙娱g絕緣膜的腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粚娱g絕緣膜的腐蝕時(shí)，腐蝕速率的變化，終止腐蝕，可以清楚地區(qū)分布線溝槽與通孔。因此，該實(shí)施例中，布線溝槽和通孔的深度可通過第一和第二層間絕緣膜22a和22b的厚度進(jìn)行控制。與第一實(shí)施例中根據(jù)腐蝕時(shí)間等控制布線溝槽和通孔深度的情況相反，可以更精確地控制布線溝槽等的深度。
下面結(jié)合圖5A-5F介紹本發(fā)明的第三實(shí)施例。在該實(shí)施例中，如圖5A所示，在硅襯底21上，形成與層間絕緣膜22不同的材料，作為腐蝕停止層27。在腐蝕停止層27上，形成層間絕緣膜和抗蝕膜23。然后，在抗蝕膜23上形成通孔圖形31，并用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕層間絕緣膜22。在這種情況下，腐蝕被層間絕緣膜22下的停止層27所終止。從而根據(jù)本實(shí)施例，在導(dǎo)電層21表面不被腐蝕損傷的情況下形成通孔32。
接著，如圖5B所示，在通孔32中填充不同于層間絕緣膜的材料，形成埋置膜24。然后，如圖5C所示，利用形成有布線溝槽圖形33的抗蝕膜25作為掩模，腐蝕埋置膜24和層間絕緣膜22到預(yù)定深度。于是形成布線溝槽34。
然后，如圖5D所示，去掉抗蝕膜25和埋置膜24。在去掉埋置膜24的同時(shí)或之后，去掉通孔32中的腐蝕停止層27。
然后，如圖5E所示，在通孔32和布線溝槽34中填充布線材料26。然后，如圖5F所示，用CMP法拋光布線材料26的表面，形成布線36和通道35、該實(shí)施例中，由于腐蝕停止層27形成于最下層導(dǎo)電層1上，所以導(dǎo)電層1不會(huì)因腐蝕而受損傷。因此，在導(dǎo)電層是硅襯底時(shí)，可以防止在襯底中的器件受損傷。
下面結(jié)合圖6A-6C介紹本發(fā)明的第四實(shí)施例。該實(shí)施例中，如圖6A所示，以與圖3A-3F所示第一實(shí)施例相同的方式，用抗蝕膜23作為掩模腐蝕層間絕緣膜22，在層間絕緣膜22中形成通孔32。
然后，如圖6B所示，用不同于層間絕緣膜的材料填充通孔32，從而形成埋置膜24。一般情況下，在通孔32中填充埋置膜24時(shí)，埋置膜24還形成在層間絕緣膜22上，如圖3B所示，然而，該實(shí)施例中，讓埋置膜24只留在通孔32中，全部去掉層間絕緣膜22上的埋置膜24。
然后，在層間絕緣膜22上涂敷抗蝕膜25，以在抗蝕膜25上形成布線溝槽的圖形33。
接著，如圖6C所示，用抗蝕膜25作為掩模，腐蝕層間絕緣膜22，形成布線溝槽34。在腐蝕延伸到布線溝槽34的深度后，停止腐蝕。然后，去掉抗蝕膜25和埋置膜24，然后，按與圖3D-3F相同的步驟形成布線和通道。
該實(shí)施例中，由于在具有高腐蝕速率且形成于層間絕緣膜上的埋置膜被去掉后才腐蝕布線溝槽，所以在抗蝕膜25和層間絕緣膜22之間不會(huì)發(fā)生腐蝕橫向延伸。于是確保了布線溝槽34上緣的角部不會(huì)變鈍，可以形成具有嚴(yán)格與被抗蝕膜25的布線圖形33限定的形狀一致的布線溝槽34。
下面結(jié)合圖7A-7F介紹本發(fā)明的第五實(shí)施例。首先，如圖7A所示，在導(dǎo)電層21上形成層間絕緣膜22，并在層間絕緣膜22上形成抗蝕膜25。在抗蝕膜25上形成布線溝槽圖形33。然后，用抗蝕膜25作為掩模，腐蝕層間絕緣膜22厚度方向上的一部分，從而在層間絕緣膜22上形成布線溝槽34。在腐蝕深度延伸到布線溝槽34時(shí)，停止腐蝕。
然后，如圖7B所示，用埋置材料填充布線溝槽34，形成埋置膜24。埋置膜24的腐蝕速率高于層間絕緣膜22。
然后，在埋置膜24上形成抗蝕膜23。然后，在抗蝕膜23上形成通孔圖形31。應(yīng)注意，抗蝕膜23與層間絕緣膜22的腐蝕速率之比相當(dāng)?shù)?，因此，抗蝕膜23具有低腐蝕速率。
然后，如圖7C所示，用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕埋置膜24，進(jìn)一步腐蝕層間絕緣膜22，直到露出導(dǎo)電層21，從而形成通孔32。在本例中的腐蝕是在埋置膜24的腐蝕速率最高、層間絕緣膜的腐蝕速率次于相鄰的埋置膜24、且抗蝕膜23的腐蝕速率最低的條件下進(jìn)行的。
接著，如圖7D所示，去掉抗蝕膜23和埋置膜24，形成布線溝槽34和通孔32。
然后，如圖7E所示，用布線材料26填充布線溝槽34和通孔32。如圖7F所示，利用CMP拋光布線材料的表面，露出層間絕緣膜22。于是形成布線36和通道35。
該實(shí)施例中，可以得到與圖3A-3F所示的實(shí)施例相同的效果。由于具有高腐蝕速率的埋置膜24形成于層間絕緣膜22中的通孔32的上緣上，所以部分埋置膜24因腐蝕而被橫向去掉一點(diǎn)。所以在通孔上側(cè)邊緣上沒有留下突起。
下面結(jié)合圖8A-8F介紹本發(fā)明的第六實(shí)施例。該實(shí)施例與圖7A-7F所示實(shí)施例的不同之處僅在于形成腐蝕停止層27這一點(diǎn)上。該實(shí)施例中，如圖8A所示，在導(dǎo)電層21上形成腐蝕停止層27，然后，利用抗蝕膜25作為掩模，在層間絕緣膜22上形成布線溝槽34。如圖8B所示，在布線溝槽34中填充埋置膜24，如圖8C所示，用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕埋置膜24和層間絕緣膜22。在腐蝕延伸到腐蝕停止層27時(shí)，停止腐蝕。
接著，如圖8D所示，腐蝕去掉通孔32中留下的腐蝕停止層27，如圖8E所示填充布線材料26，并用CMP法拋光布線材料26，形成布線36和通孔35，如圖8F所示。
該實(shí)施例中，除得到與利用圖7A-7F介紹的實(shí)施例相同的效果外，在導(dǎo)電層21為襯底時(shí)，可以得到與圖5A-5F所述實(shí)施例類似的防止損傷襯底的效果。
在圖7A-7F實(shí)施例的一個(gè)改型中，腐蝕可以中途停止，象圖3A-3F所示實(shí)施例那樣，在腐蝕形成通孔的步驟中，去掉埋置膜的同時(shí)或之后，去掉留下未去除的層間絕緣膜。另外，可以象圖4A-4C所示實(shí)施例那樣，用由不同材料構(gòu)成的疊層作層間絕緣膜。另外，在通孔中填充了埋置膜后，可以讓埋置膜只留在通孔中，以與圖6A-6C所示實(shí)施例相同的方式，全部去掉其余部分。
下面結(jié)合圖9A-9F介紹本發(fā)明的第七實(shí)施例。該實(shí)施例中，首先，如圖9A所示，在導(dǎo)電層21上形成厚度足以形成通孔的第一層間絕緣膜22，并在第一層間絕緣膜22上形成抗蝕膜23，在抗蝕膜23上形成通孔圖形31。然后，用抗蝕膜23作為掩模，腐蝕第一層間絕緣膜22，形成通孔32。
然后，如圖9B所示，用埋置膜24填充通孔32，并在埋置膜24上形成厚度足以形成布線溝槽的第二層間絕緣膜28。
然后，如圖9C所示，在第二層間絕緣膜28上形成抗蝕膜25，并在抗蝕膜25上形成布線溝槽圖形33。用該布線溝槽圖形33作為掩模，腐蝕第二層間絕緣膜28，形成布線溝槽34。此例中的腐蝕是在埋置膜24的腐蝕速率高于第一層間絕緣膜22和第二層間絕緣膜28、并且層間絕緣膜28的腐蝕速率高于抗蝕膜25的條件下進(jìn)行的。此外，在露出了第一層間絕緣膜后，停止腐蝕。
然后，如圖9D所示，以使第一層間絕緣膜22和第二層間絕緣膜28幾乎不受侵蝕的方式，去掉抗蝕膜25和通孔32中的埋置膜24。
然后，如圖9E所示，在布線溝槽34和通孔32中填充布線材料26，并用CMP法拋光，形成圖9F所示的布線36和通孔35。
該實(shí)施例中，如圖9C所示，由于埋置膜24的腐蝕速率高于第一層間絕緣膜22，所以留在通孔32中未去掉的埋置膜24的高度低于第一層間絕緣膜22的表面。因此，埋置膜24的上緣不會(huì)作為腐蝕第一層間絕緣膜22時(shí)的掩模。因此不會(huì)留下第一層間絕緣膜22腐蝕的殘留物。
下面結(jié)合圖10A-10F介紹本發(fā)明的第八實(shí)施例。該實(shí)施例與圖9A-9F所示實(shí)施例的不同之處在于，讓埋置膜24只留在通孔32中，而去掉埋置膜24的其余部分，如圖10B所示。
比較圖9C-9F與圖10C-10F可知，該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，沒有埋置膜24留在第一層間絕緣膜22和第二層間絕緣膜28間，因此，可以從很寬的范圍內(nèi)選擇埋置膜24的材料。
在圖9A-9F所示的實(shí)施例的改型中，可以象圖5A-5F所示的實(shí)施例那樣，在導(dǎo)電層21和第一層間絕緣膜22之間形成腐蝕停止層。另外，也可以象圖3A-3F那樣，在形成通孔32時(shí)允許留下小部層間絕緣膜22，并在去除埋置膜24的同時(shí)或之后，去掉留下未去掉的層間絕緣膜22。
如上述所詳細(xì)介紹的，根據(jù)本發(fā)明，在層間絕緣膜膜中形成布線溝槽和通孔的腐蝕步驟中，沒有留下層間絕緣膜的腐蝕殘留物，因此，沒有層間絕緣膜的殘留突起材料混入布線中，因而，可以提高布線質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種形成雙鑲嵌布線的方法，包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；利用所述第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述層間絕緣膜，形成孔；用腐蝕速率高于所述層間絕緣膜的材料填充所述孔，形成埋置膜；在所述埋置膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；以及用所述第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述埋置膜和層間絕緣膜，在層間絕緣膜中形成布線溝槽。
2.一種形成雙鑲嵌布線的方法，包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；利用所述第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述層間絕緣膜，形成布線溝槽；用腐蝕速率高于所述層間絕緣膜的材料填充該布線溝槽，形成埋置膜；在所述埋置膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；以及用所述第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述埋置膜和層間絕緣膜，在層間絕緣膜中形成孔。
3.一種形成雙鑲嵌布線的方法，包括以下步驟在下導(dǎo)電層上形成第一層間絕緣膜；在所述第一層間絕緣膜上形成第一抗蝕膜，其具有用于孔圖形的開口；利用所述第一抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述第一層間絕緣膜，形成孔；用腐蝕速率高于所述第一層間絕緣膜的材料填充該孔，形成埋置膜；在整個(gè)表面上形成第二層間絕緣膜；在所述第二層間絕緣膜上形成第二抗蝕膜，其具有用于布線溝槽圖形的開口；以及用所述第二抗蝕膜作為掩模，腐蝕所述第二層間絕緣膜，形成布線溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3的形成雙鑲嵌布線的方法，還包括以下步驟去掉孔中的埋置膜；及用導(dǎo)電材料填充所述布線溝槽和孔，同時(shí)形成布線和接觸或通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的形成雙鑲嵌布線的方法，在腐蝕所說孔后，還包括以下步驟去掉所述層間絕緣膜上的埋置膜；及用導(dǎo)電材料填充所述布線溝槽和孔，同時(shí)形成布線和接觸或通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的形成雙鑲嵌布線的方法，其中在留下一部分層間絕緣膜時(shí)停止腐蝕，以此方式進(jìn)行形成孔的所說腐蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的形成雙鑲嵌布線的方法，其中在去掉埋置膜的同時(shí)或之后，去掉留在孔中的層間絕緣膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的形成雙鑲嵌布線的方法，其中所述層間絕緣膜是由選擇腐蝕速率彼此不同的兩種材料構(gòu)成的層疊膜，其中上層膜的腐蝕速率高于下層膜的腐蝕速率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的形成雙鑲嵌布線的方法，還包括，在所述下導(dǎo)電層和層間絕緣膜之間形成腐蝕停止層，其中在腐蝕延伸到腐蝕停止層時(shí)，停止形成孔的腐蝕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2的形成雙鑲嵌布線的方法，還包括，在形成所述埋置膜后，去掉所述層間絕緣膜上的所述埋置膜，同時(shí)只在孔中留下一部分所述埋置膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的形成雙鑲嵌布線的方法，還包括，在形成所述埋置膜后，去掉所述層間絕緣膜上的所述埋置膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的形成雙鑲嵌布線的方法，其中所述下導(dǎo)電層是下布線，所述孔是通孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的形成雙鑲嵌布線的方法，其中所述下導(dǎo)電層是半導(dǎo)體襯底，所述孔是通孔。
全文摘要
在形成雙鑲嵌布線方法中,在下導(dǎo)電層上形成層間絕緣膜,在層間絕緣膜中形成具有用于通孔圖形的開口的抗蝕膜。用抗蝕膜作為掩模腐蝕層間絕緣膜,形成通孔,用腐蝕速率高于層間絕緣膜的材料填充通孔,形成埋置膜。然后,在埋置膜上形成具有用于布線溝槽圖形的開口的抗蝕膜,用該抗蝕膜作為掩模,腐蝕埋置膜和層間絕緣膜,在層間絕緣膜上形成布線溝槽。該方法確保了不會(huì)留下層間絕緣膜的腐蝕殘留物帶來的雜質(zhì),可形成高質(zhì)量的布線。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1258097SQ9912660
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期1999年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者池田真義 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社