[發明專利]雙大馬士革淺冗余金屬制備工藝無效

申請號：	201210293164.9	申請日：	2012-08-16
公開（公告）號：	CN102779782A	公開（公告）日：	2012-11-14
發明（設計）人：	李磊;梁學文;胡友存;陳玉文;姬峰	申請（專利權）人：	上海華力微電子有限公司
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：	陸花
地址：	201203 上海市浦***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	大馬士革冗余金屬制備工藝
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，尤其涉及一種雙大馬士革淺冗余金屬制備工藝。

背景技術

隨著半導體集成電路特征尺寸的持續減小，后段互連電阻電容（Resistor?Capacitor，簡稱RC）延遲呈現顯著增加的趨勢，為了減少后段互連RC延遲，引入低介電常數（Low-k）材料，并且銅互連取代鋁互連成為主流工藝。由于銅互連線的制作方法不能像鋁互連線那樣通過刻蝕金屬層而形成，因此銅大馬士革鑲嵌工藝成為銅互連線制作的標準方法。

銅大馬士革工藝制程為：在平面基體上淀積一介電層；通過光刻和刻蝕工藝在介電層中形成鑲嵌的通孔和溝槽；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；電鍍金屬銅填滿介電層中通孔和溝槽；化學機械研磨（CMP）平坦化去除介電層上多余金屬，形成平面銅互連。

為了改善CMP工藝均勻性，減少CMP工藝引起的金屬銅碟形（Dishing）和介電材料侵蝕（Erosion）缺陷，冗余金屬填充技術應運而生；所謂冗余金屬填充，是指在版圖的空白區域填充冗余（Dummy）金屬來改善金屬層圖形密度均勻性。通常冗余金屬在金屬層掩模版制作過程中填充在金屬層掩模版上，并與金屬層互連線一同制作。因此，雙大馬士革工藝最終形成的冗余金屬厚度與金屬互連線厚度一致。

然而，冗余金屬的引入會引起互連線寄生電容的增加，惡化后段互連電阻電容（Resistor?Capacitor，簡稱RC）延遲，特別是隨著特征尺寸的減小其影響更加明顯。降低冗余金屬對互連線寄生電容的影響成為不得不考慮的問題。

為了解決上述問題，目前提出的一種方式是降低冗余金屬的厚度。然而，通常淺冗余金屬的制作，需要增加一塊獨立冗余金屬掩模版來進行光刻刻蝕，以形成淺冗余金屬溝槽；這會增加工藝步驟，提高生產成本。

此外，隨著低K材料的引入，特別是在45nm及以下制程多孔低介電常數材料（Porous?Low-k）的引入，為了降低刻蝕工藝對Porous?Low-k材料的損傷，硬掩模部分溝槽優先雙大馬士革工藝成為主流工藝。而上述目前采用的通過增加一塊獨立冗余金屬掩模版來制作淺冗余金屬的方法并不能與金屬硬掩模部分溝槽優先雙大馬士革工藝兼容。

因此，有必要提出一種簡單的并能夠完全兼容金屬硬掩模部分溝槽優先雙大馬士革工藝的淺冗余金屬制造方法，以降低冗余金屬引起的互連線寄生電容。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙大馬士革淺冗余金屬制備工藝，以降低冗余金屬引起的互連線寄生電容，并能夠完全兼容金屬硬掩模部分溝槽優先雙大馬士革工藝的淺冗余金屬制造方法。

為解決上述問題，本發明提出一種雙大馬士革淺冗余金屬制備工藝，包括如下步驟：

提供一半導體基體，其中，所述半導體基體上已形成有第N層金屬層；

在所述第N層金屬層上依次淀積刻蝕阻擋層、介電層、介電保護層和硬掩模層，其中，所述硬掩模層從下至上依次包括第一金屬硬掩模層、介電硬掩模層及第二金屬硬掩模層；

在所述硬掩模層上旋涂光刻膠，并通過金屬層光掩模版對所述光刻膠進行光刻，在所述光刻膠中形成金屬互連線溝槽圖形；

以所述圖形化的光刻膠為掩模，對所述硬掩模層進行刻蝕，在所述硬掩模層中形成金屬互連線溝槽圖形，并去除剩余的光刻膠；

旋涂光刻膠，并通過通孔光掩模版對所述光刻膠進行光刻，其中所述通孔光掩模版上設置有冗余金屬圖形，在所述光刻膠中形成通孔圖形和冗余金屬圖形；

以所述圖形化的光刻膠為掩模，對所述介電保護層進行刻蝕，并對所述介電層進行部分刻蝕，在所述介電層中形成部分通孔圖形；同時對所述第二金屬硬掩模層進行刻蝕，在所述第二金屬硬掩模層中形成冗余金屬圖形；并去除剩余的光刻膠；

以圖形化的硬掩模層為掩模進行刻蝕，在所述介電層中形成金屬互連線溝槽和冗余金屬溝槽，并打開所述部分通孔圖形底部的刻蝕阻擋層，形成雙大馬士革結構；

對所述雙大馬士革結構進行金屬化，形成具有金屬互連線、互連通孔和冗余金屬的第N+1層金屬層。