[發明專利]雙鑲嵌結構的制造方法

有效

• 申請號: 200910198556.5
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN102054753A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 馬瑩;車永強;郭偉凱
• 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: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種雙鑲嵌結構的制造方法。

背景技術

當今半導體器件制作技術飛速發展，半導體器件已經具有深亞微米結構，集成電路中包含巨大數量的半導體元件。在如此大規模的集成電路中，半導體元件之間的高性能、高密度的連接不僅在單個互連層中互連，而且要在多層之間進行互連。因此，通常提供多層互連結構，其中多個互連層互相堆疊，用于連接半導體元件。特別是雙鑲嵌(dual-damascene)工藝形成的多層互連結構，其預先在層間介質層中形成溝槽(trench)和通孔(via)，然后用導電材料例如銅(Cu)填充所述溝槽和通孔。

雙鑲嵌工藝是一種同時形成金屬導線和插塞(plug)的上下堆疊結構的方法，以用來連接半導體晶片中各層間的不同元件和導線，并利用其周圍的介質層(inter-layer?dielectrics，ILD)與其它元件相隔離。雙鑲嵌工藝的技術重點在于蝕刻填充金屬用的溝槽的刻蝕技術，在雙鑲嵌工藝的前段刻蝕工藝中，目前存在兩種方法制作雙鑲嵌結構的溝槽，第一種方法是先在介質層的上部定義出溝槽，之后利用另一抗蝕劑層定義出通孔，該方法由于溝槽的密度相當高，使得用于定義通孔的抗蝕劑層的表面不平整，嚴重影響了曝光顯影工藝的分辨率。

另一種方法是先在介質層中定義出完全穿透所述介質層的通孔，然后利用另一抗蝕劑層定義溝槽，在涂布抗蝕劑層之前，通常會先涂布一層底部抗反射涂層(Bottom?Anti-Reflective?Coating，BARC)，以提高曝光顯影工藝的分辨率。詳細的，請參考圖1A至圖1G，其為現有的雙鑲嵌結構的制造方法的各步驟相應結構的剖面示意圖。

參考圖1A，首先提供半導體襯底100，其中，半導體襯底100內形成有金屬布線。為簡化，此處以空白結構代替。

參考圖1B，在半導體襯底100上依次形成覆蓋層110、介質層120以及介質抗反射層(Dielectric?Anti-Reflective?Coating，DARC)130。

其中，覆蓋層110可用于防止半導體襯底100內的金屬布線擴散到介質層120中，同時覆蓋層110還可防止后續刻蝕過程中，半導體襯底100內的金屬布線被刻蝕。

所述介質層120可以是由第一介質層121、刻蝕停止層122以及第二介質層123組成的堆疊結構。

所述介質抗反射層130的材質是氮氧化硅，其厚度為1000～其可起到抗反射的作用，以提高后續進行的曝光顯影工藝的分辨率。

參考圖1C，在介質抗反射層130上形成具有通孔圖形的抗蝕劑層140，并以具有通孔圖形的抗蝕劑層140為掩膜，刻蝕介質抗反射層130以及介質層120形成通孔120a，所述通孔120a暴露出覆蓋層110。

參考圖1D，去除圖1C中示出的具有通孔圖形的抗蝕劑層140，暴露出介質抗反射層130的表面。

參考圖1E，并結合圖1C，在通孔120a內以及介質抗反射層130上形成填充層150。

參考圖1F，并結合圖1C，去除介質抗反射層130上的填充層150，同時去除通孔120a內的部分填充層150，而在通孔120a內保留一部分的填充層150。其中，通孔120a內保留的填充層150的厚度應保證在后續進行的刻蝕過程中，覆蓋層110不會被刻蝕穿。

參考圖1G，在介質抗反射層130上形成底部抗反射涂層160，所述底部抗反射涂層160填充圖1C所示的通孔120a。其中，底部抗反射涂層160用以在后續進行的光刻過程中抗反射，以提高光刻分辨率，其還可阻擋介質抗反射層130中的氮原子與后續形成的抗蝕劑材料接觸。

參考圖1H，并結合圖1C，在底部抗反射涂層160上形成具有溝槽圖形的抗蝕劑層170，并以所述具有溝槽圖形的抗蝕劑層170為掩膜，刻蝕底部抗反射涂層160、介質抗反射層130以及部分介質層120形成溝槽120b，所述溝槽120b的位置與通孔120a的位置對應，并與所述通孔120a連通。

然而，在實際生產中發現，由于在上述步驟中，需要同時刻蝕底部抗反射涂層160、介質抗反射層130以及介質層120，而所述各個膜層的刻蝕速率不同，其中底部抗反射涂層160的刻蝕速率比介質抗反射層130的刻蝕速率低很多，因此，底部抗反射涂層160會填入到介質抗反射層130的表面并生成附著物，這種附著物會阻礙對介質抗反射層130和介質層120的刻蝕，進而在溝槽120b內形成柵欄缺陷(fence?defect)151，影響了溝槽120b的尺寸和輪廓。