[發明專利]雙鑲嵌結構形成方法

無效

• 申請號: 200610116902.7
• 申請日: 2006-09-30
• 公開（公告）號: CN101154048A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 林益世
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/16
• 分類號: G03F7/16;G03F7/20;G03F7/26;H01L21/027
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種雙鑲嵌結構形成方法。

背景技術

隨著集成電路向深亞微米尺寸發展，器件尺寸的縮小使得金屬導線的電阻值上升，同時寄生電容效應變得愈發嚴重。近年來，通過在集成電路中制作具有高可靠度和低成本的內連線，即使用低介電常數的介電層及低電阻值的金屬材料的雙鑲嵌工藝，來降低金屬導線的電阻值及器件內的寄生電容效應。

圖1為說明現有方法中形成雙鑲嵌結構的流程示意圖，如圖1所示，現有雙鑲嵌方法為：首先，在下層材料表面順序疊加刻蝕終止層、介質層、第一抗反射涂層及圖案化的第一光致抗蝕劑層，形成雙鑲嵌基體，并順序刻蝕第一抗反射涂層、介質層，形成通孔；隨后，移除圖案化的第一光致抗蝕劑層及第一抗反射涂層，并選定操作機臺，形成第二抗反射涂層，第二抗反射涂層覆蓋介質層表面并填充通孔；利用上述機臺或另一機臺形成第二光致抗蝕劑層，并圖案化第二光致抗蝕劑層；最后，刻蝕第二抗反射涂層及預定厚度的介質層后，移除圖案化的第二光致抗蝕劑層及第二抗反射涂層，并去除刻蝕終止層，形成溝槽。但實際生產發現，應用此方法刻蝕后的溝槽內表面通常具有聚合物塊狀凸起及側壁結構缺陷，業界將此現象歸結為由于光致抗蝕劑層性質變異，即光致抗蝕劑層的毒化現象引起的。所述光致抗蝕劑層的毒化是由于介質中的堿性氣體進入第二光致抗蝕劑層，并在第二光致抗蝕劑層曝光后中和曝光后的第二光致抗蝕劑層中的酸性成分所造成的。

現有方法中通常通過形成阻障層，進而利用阻擋層阻止介質層與光致抗蝕劑的直接接觸，即利用阻擋層阻止介質層中的堿性氣體進入光致抗蝕劑層，繼而控制光致抗蝕劑中毒現象的發生。詳見中國專利“02105710.9”和“02128694.9”。即現有方法中為阻止光致抗蝕劑中毒現象的發生，需引入附加工藝，使得集成電路的制作工藝趨于復雜化，延長了產品的生產周期。若能在不引入附加工藝的前提下形成在刻蝕過程中無光致抗蝕劑中毒現象發生的雙鑲嵌結構，則既可解決現有技術中存在的問題，又不會引起現行制作工藝的復雜化。

分析發現，在通孔刻蝕及刻蝕后清洗過程中會產生氨氣(NH₃)等堿性氣體，此氣體中的大部分隨刻蝕過程中動態氣流排出，但仍有部分堿性氣體擴散至介質層中，且擴散至介質層中的部分堿性氣體在第二抗反射涂層的形成過程中擴散至第二抗反射涂層中。若形成第二抗反射涂層與后續步驟間的間隔時間過長，此氣體便有足夠的時間擴散至第二抗反射涂層頂部，進而在形成第二光致抗蝕劑層的過程中進入第二光致抗蝕劑層，并在第二光致抗蝕劑層曝光后中和曝光后的第二光致抗蝕劑層中的酸性成分，造成光致抗蝕劑中毒，致使通過第二光致抗蝕劑層的圖案化過程無法得到完整的設計圖形，影響溝槽刻蝕效果。由此，如何減少上述堿性氣體在第二抗反射涂層中的擴散成為抑制光致抗蝕劑中毒現象的發生的主要指導方向。通常，第二抗反射涂層的形成過程包含兩個烘干步驟，即第一烘干步驟和第二烘干步驟，上述堿性氣體在第二烘干步驟后相對于第一烘干步驟后具有更強的擴散能力，而現有工藝中通常將形成第二抗反射涂層與后續步驟間的間隔時間安排在形成第二抗反射涂層的第二烘干步驟之后，為降低上述堿性氣體在第二抗反射涂層中的擴散，通常將形成第二光致抗蝕劑層步驟前所需的等待時間控制在0.5小時以內，如此，雖可抑制光致抗蝕劑中毒現象的發生，但也對生產調度提出了相當高的要求。

若能在不形成光致抗蝕劑中毒缺陷的同時，既能減少上述堿性氣體在第二抗反射涂層中的擴散，又能允許在形成第二光致抗蝕劑層步驟前有足夠的等待時間，即增強生產調度的靈活性，將極大地滿足生產要求。

發明內容

本發明提供了一種雙鑲嵌結構形成方法，使得在集成電路的制造過程中不必引入附加工藝或強化生產調度即可有效抑制光致抗蝕劑中毒現象發生。

本發明提供的一種雙鑲嵌結構形成方法，包括：

形成雙鑲嵌基體，所述雙鑲嵌基體包含順序疊加的刻蝕終止層、介質層、第一抗反射涂層及圖案化的第一光致抗蝕劑層；

順序刻蝕第一抗反射涂層、介質層，形成通孔；

移除圖案化的第一光致抗蝕劑層及第一抗反射涂層；

涂覆第二抗反射涂層；

利用確定機臺完成所述第二抗反射涂層的第一烘干過程；

利用上述機臺或另一機臺完成所述第二抗反射涂層的第二烘干過程，并形成圖案化所述第二光致抗蝕劑層；

刻蝕第二抗反射涂層及介質層，并去除通孔底部刻蝕終止層，形成溝槽。