[發明專利]一種制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法

有效

• 申請號: 201210341630.6
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102891103A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 徐靈芝;徐強;張文廣;鄭春生
• 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: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法。

背景技術

隨著半導體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸在不斷縮小。

當晶體管的特征尺寸進入到130納米技術節點之后，由于鋁的高電阻特性，銅互連逐漸替代鋁互連成為金屬互連的主流，現在廣泛采用的銅導線的制作方法是大馬士革工藝的鑲嵌技術，從而實現銅導線和通孔銅的成形。

圖1-4為本發明背景技術中傳統的頂層金屬雙大馬士革工藝的結構流程示意圖；如圖1-4所示，在現有的頂層金屬雙大馬士革工藝中，在設置有底部金屬槽1的底部介質層11的上表面，從下至上順序依次沉積摻碳氮化硅層12、二氧化硅薄膜13、氮化硅薄膜14和頂層二氧化硅薄膜15，采用光刻、刻蝕工藝，依次刻蝕頂層二氧化硅薄膜15、氮化硅薄膜14、二氧化硅薄膜13至摻碳氮化硅層12中，形成通孔16；然后于通孔16中部分填充底部抗反射層17，涂布光刻膠曝光、顯影后，去除多余光刻膠，形成具有溝槽結構19的光阻18，再以光阻18為掩膜刻蝕剩余的頂層二氧化硅薄膜151和剩余的氮化硅薄膜141至剩余的二氧化硅薄膜131中，去除光阻18和底部抗反射層17后，并去除位于通孔16底部的剩余摻碳氮化硅層121至金屬槽1的上表面，形成位于再次刻蝕后剩余的頂層二氧化硅薄膜152中的溝槽191。

其中，氮化硅薄膜141作為金屬溝槽191刻蝕的停止層，即頂層金屬雙大馬士革刻蝕的中間停止層；由于，氮化硅（SiN）與二氧化硅（SiO₂）的應力不同，在工藝中很容易導致層間的開裂10，且氮化硅的介電常數較高，還會增加金屬層間的寄生電容。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明揭示了一種制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，主要是通過引入離子注入氮（N）的工藝形成氮化硅薄膜作為上層金屬溝槽刻蝕停止層的工藝。??

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，其中，包括以下步驟：

步驟S1：在一制備有底部金屬槽的襯底薄膜的上表面，從上至下順序依次沉積刻蝕停止層和介電質層；

步驟S2：采用光刻、刻蝕工藝，刻蝕所述介電質層至所述刻蝕停止層中，形成通孔；

步驟S3：沉積底部抗反射涂層充滿所述通孔并覆蓋剩余介電質層的上表面，去除多余底部抗反射涂層，剩余底部抗反射涂層部分填充所述通孔；

步驟S4：涂布光刻膠覆蓋所述剩余底部抗反射涂層和所述剩余介電質層的上表面，曝光、顯影后，去除多余光刻膠，形成具有頂層金屬溝槽結構的光阻；

步驟S5：對所述剩余介電質層進行離子注入工藝，將部分剩余介電質層轉變為氮化硅薄膜；

步驟S6：以所述光阻為掩膜刻蝕所述氮化硅薄膜，去除所述光阻，形成頂部金屬溝槽后，去除所述剩余底部抗反射涂層和所述通孔底部剩余的刻蝕停止層至底部金屬槽的上表面；

其中，所述介電質層的材質為聚氧化乙烯（PEOX）。

上述的制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，其中，所述襯底薄膜的材質為碳硅氧氫化物（SiCOH）或聚氧化乙烯（PEOX）等。

上述的制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，其中，所述刻蝕停止層的材質為摻碳氮化硅（SiCN）。

上述的制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，其中，所述介電質層的材質為SiO₂。

上述的制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，其中，所述離子注入工藝中注入的元素包含有氮元素等。

?綜上所述，本發明一種制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法，通過在原有的頂層金屬雙大馬士革工藝基礎上去掉了氮化硅薄膜層的淀積工藝，而引入了離子注入氮（N）或者其他元素的工藝的方法，從而將二氧化硅薄膜轉化成氮化硅薄膜或者其他類似的薄膜，以作為頂層金屬溝槽刻蝕的停止層，不僅不需要進行中間停止層氮化硅薄膜的沉積，還避免了氧化硅薄膜和氮化硅薄膜由于應力差而造成開裂的可能性，同時降低了金屬層間的寄生電容。

附圖說明

圖1-4為本發明背景技術中傳統的頂層金屬雙大馬士革工藝的結構流程示意圖；?

圖5-10為本發明制備頂層金屬互聯工藝刻蝕中間停止層的方法的結構流程示意圖。

具體實施方式??

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明：