一種晶圓制程的金屬連線工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及晶圓制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓制程的金屬連線工藝，在第一金屬層上依次沉積氮化硅層和二氧化硅層后，涂布光刻膠覆蓋二氧化硅層的四周，以暴露二氧化硅層的中間區(qū)域；接著分布刻蝕二氧化硅層的暴露區(qū)域形成碗狀結(jié)構(gòu)，以暴露底下的部分氮化硅層；之后刻蝕去除暴露的氮化硅層以暴露部分第一金屬層；最后在暴露的第一金屬層上沉積第二金屬填充上述刻蝕形成的碗狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)金屬連線。本發(fā)明通過分步刻蝕步驟，在二氧化硅層中形成碗狀的刻蝕結(jié)構(gòu)，后續(xù)沉積連線金屬時能夠與該碗狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁高度貼合，提高覆蓋性能，保證晶圓質(zhì)量。
【專利說明】
一種晶圓制程的金屬連線工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及晶圓制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓制程的金屬連線工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有晶圓制造后段連線工藝中，將銅層表面各膜層刻蝕掉形成垂直剖面，然后沉積金屬覆蓋銅層表面，并填補(bǔ)刻蝕區(qū)域以實(shí)現(xiàn)與銅層的連接。這樣帶來的一個問題是，對于更高的技術(shù)節(jié)點(diǎn)，例如32nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，刻蝕形成垂直剖面后，如圖1所示，再沉積金屬填補(bǔ)時無法與垂直剖面10高度貼合，導(dǎo)致覆蓋性能降低，連線不穩(wěn)定，影響晶圓的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓制程的金屬連線工藝，通過分步刻蝕形成碗狀的刻蝕結(jié)構(gòu)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中連線金屬與垂直剖面無法高度貼合而影響連線導(dǎo)致晶圓質(zhì)量降低的問題。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0005]提供一種晶圓制程的金屬連線工藝，基于一沉積有第一金屬層的襯底，其特征在于，包括:
[0006]SI，于所述第一金屬層上依次沉積氮化硅層和二氧化硅層；
[0007]S2，涂布光刻膠覆蓋二氧化硅層的四周，以暴露所述二氧化硅層的中間區(qū)域；
[0008]S3，分布刻蝕所述二氧化硅層形成碗狀結(jié)構(gòu)，以暴露部分氮化硅層；
[0009 ] S4，刻蝕去除暴露的氮化娃層以暴露部分第一金屬層；
[0010]S5，于所述暴露的第一金屬層上沉積第二金屬填充所述碗狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)金屬連線。
[0011]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述分布刻蝕的步驟包括:
[0012]S31，對所述二氧化硅層的暴露區(qū)域進(jìn)行第一次刻蝕以去除部分二氧化硅層；
[0013]S32，去除臨近第一次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠后，對暴露的二氧化硅層進(jìn)行第二次刻蝕，以擴(kuò)大第一次刻蝕的廣度及深度。
[0014]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述分布刻蝕的步驟還包括:
[0015]S33，重復(fù)上述步驟S32，直至第N次刻蝕形成碗狀結(jié)構(gòu)以暴露部分氮化硅層；
[0016]其中，所述N為大于等于3的正整數(shù)。
[0017]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述第一金屬層為銅層。
[0018]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述第二金屬為鋁。
[0019]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，采用四乙基原硅酸鹽形成所述二氧化硅層。
[0020]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述氮化硅層的厚度為500埃。
[0021]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述二氧化硅層的厚度為5500埃。
[0022]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，所述光刻膠的厚度為1.4μπι。
[0023]優(yōu)選的，上述的金屬連線工藝中，于所述碗狀結(jié)構(gòu)中沉積第二金屬前，清除所述二氧化硅層上殘余的光刻膠。
[0024]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明通過分步刻蝕步驟，在二氧化硅層中形成碗狀的刻蝕結(jié)構(gòu)，后續(xù)沉積連線金屬時能夠與該碗狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁高度貼合，提高覆蓋性能，保證晶圓質(zhì)量。
【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)刻蝕形成垂直剖面的示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的方法流程圖；
[0028]圖3?圖8是本發(fā)明實(shí)施例中各步驟的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本發(fā)明公開的晶圓制程的金屬連線工藝，如圖2所示，首先在一沉積有第一金屬層的襯底上依次沉積氮化硅層和二氧化硅層;然后涂布光刻膠覆蓋二氧化硅層的四周，以暴露二氧化硅層的中間區(qū)域;接著分布刻蝕二氧化硅層的暴露區(qū)域形成碗狀結(jié)構(gòu)，以暴露底下的部分氮化硅層;之后刻蝕去除暴露的氮化硅層以暴露部分第一金屬層;最后在暴露的第一金屬層上沉積第二金屬填充上述刻蝕形成的碗狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)金屬連線。
[0030]需要注意的是，本發(fā)明所說第一金屬層沉積在一襯底上，該襯底是指形成晶圓的硅襯底，在硅襯底上沉積第一金屬層之前還包括若干步前處理操作，因這些操作步驟不屬于本發(fā)明的連線工藝，因此此處不作贅述。
[0031]下面通過具體的實(shí)施例以及附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的金屬連線工藝。
[0032]首選，在第一金屬層(一般為銅層)1之上沉積形成氮化硅層2和二氧化硅層3，利用現(xiàn)有的沉積工藝即可。采用四乙基原硅酸鹽(TEOS)形成二氧化硅層3，因TEOS形成的S12膜具有臺階側(cè)面部被覆性能好的優(yōu)點(diǎn)，以方便后續(xù)沉積第二金屬實(shí)現(xiàn)連接。形成TEOS膜3后，在該TEOS膜3上方涂布光刻膠4，形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)。其中，光刻膠4涂布于TEOS膜3的四周，暴露出中間待刻蝕區(qū)域(俯視圖如圖4所示)。暴露的待刻蝕區(qū)域的尺寸根據(jù)具體的工藝需求作調(diào)整，因本發(fā)明后續(xù)采用分步刻蝕的方式，因此涂布光刻膠4時可在TEOS膜3的中間留有一稍小的待刻蝕區(qū)域，待后續(xù)分步刻蝕逐步擴(kuò)大刻蝕的廣度以達(dá)到理想的尺寸。
[0033]作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，沉積形成的氮化硅層2的厚度500埃，TEOS膜3的厚度為5500埃，光刻膠4(優(yōu)選為PF1-88型光刻膠)的厚度為1.4μπι。當(dāng)然各膜層的厚度可以根據(jù)具體的工藝需求靈活改變，此處所述僅為本發(fā)明的一個實(shí)施例。
[0034]涂布光刻膠4暴露出TEOS膜3的待刻蝕區(qū)域后，對該待刻蝕區(qū)域進(jìn)行第一次刻蝕以去除部分TEOS膜，留下如圖5所示的TEOS膜31。并去除臨近第一次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠，留下如圖5所示的光刻膠41。
[0035]去除臨近第一次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠，留下光刻膠41后，TEOS膜31的待刻蝕區(qū)域比第一次刻蝕的區(qū)域尺寸有所擴(kuò)大(圖5中虛線框出部分)，此時對虛線框內(nèi)的TEOS膜31以及第一次刻蝕留下的TEOS膜31的暴露部分進(jìn)行第二次刻蝕，以加深第一次刻蝕的深度，留下如圖6所示的TEOS膜32。并去除臨近第二次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠，留下如圖6所示的光刻膠42。
[0036]這時TEOS膜32的待刻蝕區(qū)域較之第二次刻蝕的區(qū)域尺寸又有所擴(kuò)大(圖6中虛線框出部分)，此時對虛線框內(nèi)的TEOS膜32以及第二次刻蝕留下的TEOS膜32的暴露部分進(jìn)行第三次刻蝕，以加深第二次刻蝕的深度，留下TEOS膜33，形成如圖7所示的碗狀結(jié)構(gòu)。該碗狀結(jié)構(gòu)的底部暴露出部分氮化硅層21。并去除臨近第三次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠，留下如圖7所示的光刻膠43。
[0037]需要注意的是，本實(shí)施例將TEOS膜3的刻蝕分成三個子步驟分步進(jìn)行，于實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)工藝需求分成若干步依次進(jìn)行，每刻蝕一步，TEOS膜3的刻蝕廣度及深度增加一些，最后形成的碗狀結(jié)構(gòu)的底部暴露出的氮化硅層21的尺寸須符合后續(xù)連線要求。在圖7中，為顯示出每步刻蝕的區(qū)分，將碗狀結(jié)構(gòu)的側(cè)邊繪成棱角分明的階梯形，在實(shí)際的分步刻蝕步驟中，形成的碗狀結(jié)構(gòu)側(cè)邊較為圓滑。當(dāng)然也可根據(jù)工藝需求刻蝕成圖7所示的階梯形，本發(fā)明對此不作限制。
[0038]形成碗狀結(jié)構(gòu)暴露出底部氮化硅層21后，如圖8所示，刻蝕去除暴露出的這部分氮化硅層21，以暴露出底部的銅層11。并去除TEOS膜33上殘余的光刻膠43。
[0039]最后，在暴露的銅層11上沉積第二金屬(通常為鋁)5填充上述刻蝕形成的碗狀結(jié)構(gòu)，形成如圖8所示的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)銅和鋁的金屬連線。
[0040]通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明分步刻蝕TEOS膜的方法形成碗狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)具體的工藝需求，通過調(diào)整分步的步驟以及每步刻蝕的力度來調(diào)整碗狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁坡度，在后續(xù)沉積金屬鋁時該碗狀結(jié)構(gòu)與鋁充分接觸，形成良好覆蓋。
[0041]綜上所述，本發(fā)明通過分步刻蝕步驟，在TEOS膜中形成碗狀的刻蝕結(jié)構(gòu)，后續(xù)沉積連線金屬時能夠與該碗狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁高度貼合，提高覆蓋性能，保證晶圓質(zhì)量。
[0042]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)所述變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。
[0043]以上對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施;任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶圓制程的金屬連線工藝，基于一沉積有第一金屬層的襯底，其特征在于，包括: Si，于所述第一金屬層上依次沉積氮化硅層和二氧化硅層； S2，涂布光刻膠覆蓋二氧化硅層的四周，以暴露所述二氧化硅層的中間區(qū)域； S3，分布刻蝕所述二氧化硅層形成碗狀結(jié)構(gòu)，以暴露部分氮化硅層； S4，刻蝕去除暴露的氮化娃層以暴露部分第一金屬層； S5，于所述暴露的第一金屬層上沉積第二金屬填充所述碗狀結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)金屬連線。2.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述分布刻蝕的步驟包括: S31，對所述二氧化硅層的暴露區(qū)域進(jìn)行第一次刻蝕以去除部分二氧化硅層； S32，去除臨近第一次刻蝕區(qū)域的部分光刻膠后，對暴露的二氧化硅層進(jìn)行第二次刻蝕，以擴(kuò)大第一次刻蝕的廣度及深度。3.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述分布刻蝕的步驟還包括: S33，重復(fù)上述步驟S32，直至第N次刻蝕形成碗狀結(jié)構(gòu)以暴露部分氮化硅層； 其中，所述N為大于等于3的正整數(shù)。4.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述第一金屬層為銅層。5.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述第二金屬為鋁。6.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，采用四乙基原硅酸鹽形成所述二氧化硅層。7.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述氮化硅層的厚度為500埃。8.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述二氧化硅層的厚度為5500埃。9.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，所述光刻膠的厚度為I.4μπι010.如權(quán)利要求1所述的晶圓制程的金屬連線工藝，其特征在于，于所述碗狀結(jié)構(gòu)中沉積第二金屬前，清除所述二氧化硅層上殘余的光刻膠。
【文檔編號】H01L21/48GK105977167SQ201610310468
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月11日
【發(fā)明人】孟凡順
【申請人】武漢新芯集成電路制造有限公司