[發明專利]無介質膜柵欄殘留風險的大馬士革工藝集成方法

有效

• 申請號: 200910057522.4
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101937869A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 曾林華
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王函

技術領域

本發明涉及集成電路制造中大馬士革結構的工藝集成方法，尤其涉及一種無介質膜柵欄殘留風險的大馬士革工藝集成方法。

背景技術

如圖1所示，現有的先通孔后線槽方法制造大馬士革結構的工藝流程一般包括如下步驟：

(1)在襯底1上依次沉積底部刻蝕停止層2、第一層介質膜3、中間刻蝕停止層4和第二層介質膜5；然后光刻形成通孔圖形，在第二層介質膜5上形成抗反射層6和光刻膠7，見圖1A；

(2)通孔刻蝕停在底部刻蝕停止層2上，見圖1B；

(3)填充材料9填充通孔，見圖1C；

(4)填充材料9回刻，見圖1D；

(5)光刻涂膠、曝光、顯影形成線槽圖形，見圖1E；

(6)光刻膠7涂布，填充通孔以及已經刻開的線槽，見圖1E；

(7)線槽刻蝕，停在中間刻蝕停止層4上，出現介質膜柵欄8殘留，見圖1F；

(8)光刻膠7和填充材料9去除，見圖1G；

(9)去除通孔中的底部刻蝕停止層2，去除抗反射層6和部分中間刻蝕停止層4，見圖1H。

這種方法經常遇到介質膜柵欄殘留的問題，如圖1H所示。這種柵欄殘留會影響后續的金屬沉積，影響連線電阻，影響器件的可靠性，在大馬士革工藝中是不允許存在的。造成這種殘留的原因是一般情況下填充材料的刻蝕速率都比介質膜慢，而且線槽光刻后通孔內會有光刻膠殘留，光刻膠的刻蝕速率也比介質膜慢，這樣刻蝕過程就會容易導致填充塞比介質膜高，聚合物容易堆積在填充塞側壁造成介質膜刻不下去。通常是通過提高填充材料和介質膜的刻蝕速率比以及降低回刻后的填充材料高度，使得刻蝕過程填充塞在刻蝕過程一直比介質膜低，這樣就不會出現介質膜柵欄殘留問題。這種方法對填充材料涂布均勻性，填充材料回刻的速率均勻性，介質膜刻蝕的速率均勻性要求很高，工藝難度較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種無介質膜柵欄殘留風險的大馬士革工藝集成方法，采用該方法能增大工藝窗口，降低成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種無介質膜柵欄殘留風險的大馬士革工藝集成方法，包含如下步驟：

(1)在襯底上依次沉積底部刻蝕停止層、第一層介質膜、中間刻蝕停止層和第二層介質膜；然后光刻形成通孔圖形，在第二層介質膜上形成抗反射層和光刻膠；

(2)通孔刻蝕停在底部刻蝕停止層上；

(3)光刻形成線槽圖形；

(4)第一次線槽刻蝕，刻掉抗反射層和部分第二層介質膜；

(5)光刻膠去除；

(6)光刻膠涂布，填充通孔以及已經刻開的線槽；

(7)光刻膠回刻到中間刻蝕停止層以下；

(8)第二次線槽刻蝕，刻掉剩余的第二層介質膜，停在中間刻蝕停止層上，去除光刻膠；

(9)去除通孔中的底部刻蝕停止層，去除抗反射層和部分中間刻蝕停止層，形成大馬士革結構。

步驟(2)的通孔刻蝕需要分三步：第一步為第二層介質膜刻蝕，停在中間刻蝕停止層上；第二步為中間刻蝕停止層刻蝕；第三步為第一層介質膜刻蝕，停在底部刻蝕停止層上。

所述第一步和第三步刻蝕具有氧化膜對氮化膜的高選擇比。

步驟(3)中在線槽光刻時直接涂布光刻膠并填滿通孔，在曝光顯影后通孔內有光刻膠殘留。

所述的光刻膠要具有良好的填孔能力。

步驟(4)中第一次線槽刻蝕是部分刻蝕，需要刻掉抗反射層和部分第二層介質膜，刻蝕深度可以根據線槽光刻時通孔內殘留的光刻膠高度進行調整。

在步驟(5)光刻膠去除后可能會有介質膜柵欄殘留，此介質膜柵欄殘留會在后續的第二次線槽刻蝕中去掉，并且不會影響工藝窗口。

在步驟(8)第二次線槽刻蝕時通孔底部有光刻膠保護，以避免底部刻蝕停止層被刻穿。

步驟(7)所述的光刻膠回刻，需要刻到中間刻蝕停止層以下，這樣才能有效防止第二次線槽刻蝕時介質膜柵欄殘留的發生。

步驟(8)的第二次線槽刻蝕是一種氧化膜對氮化膜高選擇比的工藝，刻蝕停在中間刻蝕停止層上。

步驟(9)所述的去除通孔中的底部刻蝕停止層是一種氮化膜對氧化膜高選擇比的刻蝕工藝，并且是一種軟刻蝕，以降低對前層連線金屬的損傷。

步驟(1)中所述的底部刻蝕停止層是氮化膜，該氮化膜是氮化硅或氮氧化硅；所述第一層介質膜是氧化膜；所述中間刻蝕停止層是氮化膜，該氮化膜是氮化硅或氮氧化硅；所述第二層介質膜是氧化膜。

和現有技術相比，本發明具有以下有益效果：采用本發明方法形成的大馬士革結構沒有介質膜柵欄殘留風險，工藝窗口較大并且不需要昂貴的填充材料，成本較低。

附圖說明