[發明專利]金屬互連線的制造方法

有效

• 申請號: 201110247538.9
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102956544A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王新鵬;黃曉輝
• 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，尤其涉及一種金屬互連線的制造方法。

背景技術

隨著半導體器件的集成度越來越高，半導體器件工作需要的電壓和電流不斷降低，晶體管開關的速度也隨之加快，隨之對半導體工藝各方面要求大幅提高。現有技術工藝已經將晶體管以及其他種類的半導體器件組成部分做到了幾個分子和原子的厚度，組成半導體的材料已經達到了物理電氣特性的極限。

隨著柵極工藝進入了一個新的階段，最早達到極限的部分就是組成半導體器件的柵極氧化層，又稱柵介質層，現有的工藝通常采用二氧化硅(SiO2)作為柵極介質層的材料。同1995年晶體管中二氧化硅層相比，65納米工藝的晶體管中的二氧化硅層已經縮小到只有前者的十分之一，達到僅有5個氧原子的厚度。作為阻隔柵極導電層和其下層(例如半導體襯底)之間的絕緣層，二氧化硅層已經不能再縮小了，否則產生的漏電流會讓晶體管無法正常工作，如果提高有效工作的電壓和電流，更會使芯片功耗增大到驚人的地步。

因此，業界找到了比二氧化硅具有更高的介電常數和更好的場效應特性的材料-高介電常數材料(High-K?Material)，用以更好的分隔柵極和晶體管其他部分，大幅減少漏電量。同時，為了與高介電常數材料兼容，采用金屬材料代替原有多晶硅作為柵導電層材料，從而形成了新的柵極結構-金屬柵極。一般的，在形成具有金屬柵極的半導體器件結構后，繼而在半導體器件上制造金屬互連線，將需要電性引出的半導體器件的有源區及柵極電性引出。

如圖1所示，其為現有技術中金屬互連線19的結構示意圖，圖1表示了幾種金屬互連線19的形成方式，例如，金屬互連線19單獨將有源區10中金屬硅化物區13引出、金屬互連線19單獨將金屬柵極12引出、以及金屬互連線19并連引出有源區10中金屬硅化物區13和金屬柵極12，其他引出方式亦根據實際工藝確定。

如圖2所示，其為現有技術中金屬互連線制造過程中的結構示意圖，形成金屬互連線的步驟如下：首先在半導體襯底10上形成金屬柵極12，并在金屬柵極12兩側的半導體襯底10中形成有金屬硅化物區13；接著，在半導體襯底10和金屬柵極12上形成層間介質層17，并利用光刻和刻蝕工藝，刻蝕層間介質層17，以形成開口(via)20，暴露出半導體襯底10和金屬柵極12；然后，沉積金屬層填充所述開口20，以形成金屬互連線，從而將需要引出的金屬柵極12及半導體襯底10中的金屬硅化物區13電性引出。

然而，在實際制造工藝過程中，金屬柵極12表面暴露于空氣的部分易于被氧化，在金屬柵極12上形成一層金屬氧化層14。金屬氧化層14阻擋后續沉積金屬互連線層與金屬柵極12的電性連接，導致半導體器件的異常斷開的情況發生。因此，在形成金屬互連線之前需要去除金屬氧化層14。一般的，可以在沉積金屬層之前，利用氬等離子束濺射，以去除金屬柵極12上的金屬氧化層14暴露出金屬柵極12。然而，氬等離子束濺射同樣會去除位于有源區11中的金屬硅化物區13，減薄金屬硅化物區13的厚度，同樣影響金屬互連線對有源區11的電性引出，同樣導致半導體器件的異常斷開的情況發生。

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬互連線的制造方法，以保護有源區中的金屬硅化物區，提高金屬柵極與金屬互連線，以及有源區與金屬互連線的電連特性。

為解決上述問題，本發明提供一種金屬互連線的制造方法，提供半導體襯底，其上形成有虛設柵極；在所述半導體襯底上依次覆蓋應力層和第一層間介質層；進行第一次化學機械研磨，直至暴露所述虛設柵極；去除所述虛設柵極，形成金屬柵極，所述金屬柵極上形成有金屬氧化層；在所述第一層間介質層和所述金屬氧化層上覆蓋第二層間介質層；刻蝕所述第二層間介質層和第一層間介質層形成開口，所述開口中暴露所述金屬氧化層和應力層；去除所述開口中暴露的金屬氧化層和應力層；在所述開口中形成金屬互連線。

較佳的，所述第二層間介質層包括氧化層以及覆蓋所述氧化層的保護層。

較佳的，所述保護層的材質為氮化硅，碳氮化硅、氮化鈦、氮化鉭、單質鈦或單質鉭中的一種或其組合。

較佳的，所述保護層的厚度為100?！?00埃。

進一步的，在形成所述開口的步驟中，包括：

在所述第二層間介質層表面形成圖案化的抗刻蝕層；

以抗刻蝕層為掩膜，刻蝕所述第二層間介質層和第一層間介質層；

去除所述抗刻蝕層。

進一步的，所述抗刻蝕層包括底部抗反射涂層和位于所述底部抗反射層上的光刻膠層。

進一步的，在所述開口中形成金屬互連線的步驟，包括：