[發明專利]一種形成第一銅金屬層的方法

無效

• 申請號: 201210341661.1
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102931131A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 張文廣;陳玉文
• 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，尤其涉及一種形成第一銅金屬層的方法。

背景技術

在45nm及其以下工藝中，目前制備第一銅金屬層的工藝中，經常使用非晶碳?(amorphous?carbon)作為硬掩膜以刻蝕出第一層金屬溝槽，去除上述非晶碳后，再填充氮化鉭/鉭(TaN/Ta)的阻擋層和籽銅（Cu?seed)?，最后進行銅電鍍填充，并通過化學機械研磨工藝（chemical?mechanical?polishing，簡稱CMP）去除多余的銅，以形成銅布線。

圖1-5是本發明背景技術中傳統制備第一銅金屬層工藝的流程結構示意圖；如圖1-5所示，在具有底層器件結構的硅片11上，從下至上順序依次沉積有刻蝕阻擋層12、介電質層13、非晶碳硬掩膜層14和介質抗反射層15后，采用光刻、刻蝕工藝，依次回蝕介質抗反射層15、硬掩膜層14、介電質層13和刻蝕阻擋層12至具有底層器件結構的硅片11的上表面后，于剩余介質層131和剩余刻蝕阻擋層121中形成金屬層溝槽16；其中，在進行刻蝕工藝時介質抗反射層15被完全去除，非晶碳硬掩膜層14的表面部分也被部分刻蝕。

繼續采用灰化工藝去除剩余非晶碳硬掩膜層141后，沉積氮化鉭/鉭（TaN/Ta）阻擋層17，以覆蓋剩余剩余介電質層131的上表面和第一金屬層溝槽16的底部及其側壁，并繼續填充并電鍍金屬銅18充滿第一金屬層溝槽16并覆蓋阻擋層17的上表面。

最后，采用化學機械研磨工藝（CMP），并以剩余介質層131為停止層，研磨去除多余的銅18和覆蓋在剩余介質層131上表面的氮化鉭/鉭（TaN/Ta）阻擋層17至剩余介質層131的上表面，形成銅布線181；由于隨著器件尺寸越來越小，與介質層和銅直接接觸的研磨剩余氮化鉭/鉭(TaN/Ta)的阻擋層就越來越薄，使得進行上述化學機械研磨工藝時的控制就越來越困難，經常會發生因研磨過度而導致剩余介質層131的厚度差異較大的情況，從而影響器件的性能和穩定性。

發明內容

本發明公開了一種形成第一銅金屬層的方法，其中，包括以下步驟：

步驟S1：在具有底層器件結構的硅片上，從下至上順序依次沉積刻蝕阻擋層、介電質層、硬掩膜層和介質抗反射層后，繼續光刻、刻蝕工藝，回蝕所述介質抗反射層、硬掩膜層、介電質層和刻蝕阻擋層至所述具有底層器件結構的硅片的上表面，去膠清洗后形成第一金屬層溝槽；其中，在刻蝕工藝中所述介質抗反射層被完全去除，所述硬掩膜層的表面部分也被部分刻蝕，且所述硬掩膜層的材質為非晶碳；

步驟S2：沉積阻擋層覆蓋剩余硬掩膜層的上表面和所述第一金屬層溝槽的底部及其側壁，并繼續填充并電鍍金屬銅充滿所述第一金屬層溝槽并覆蓋所述阻擋層的上表面；

步驟S3：采用研磨工藝去除多余銅至所述剩余硬掩膜層，并去除所述剩余硬掩膜層。

上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述刻蝕阻擋層的材質為氮化硅或摻氮的碳化硅等。

上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述介電質層的材質為二氧化硅或摻碳的二氧化硅等。

上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，采用灰化工藝去除所述剩余硬掩膜。

上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述研磨工藝為化學機械研磨工藝。

上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述阻擋層的材質為氮化鉭/鉭。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明提出一種形成第一銅金屬層的方法，以非晶碳作為第一銅金屬層制備工藝中的研磨工藝的停止層，不僅能保證介質層的厚度不變，且易去除無任何殘留，進而提高器件的性能和穩定性。

附圖說明

圖1-5是本發明背景技術中傳統制備第一銅金屬層工藝的流程結構示意圖；

圖6-11是本發明形成第一銅金屬層的方法的工藝流程結構示意圖。

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：

圖6-11是本發明形成第一銅金屬層的方法的工藝流程結構示意圖；