[發(fā)明專利]金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210396195.7
• 申請(qǐng)日: 2012-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102881648A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏建慧;顧以理;奚裴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/768
• 分類號(hào): H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路制作工藝中的金屬互連意指由導(dǎo)電材料，如鋁、多晶硅或銅等制得的連線實(shí)現(xiàn)芯片上各個(gè)器件之間的互相連接，以將電信號(hào)傳輸?shù)叫酒牟煌糠帧Ｍǔ＃饘倩ミB結(jié)構(gòu)包括接觸結(jié)構(gòu)/通孔結(jié)構(gòu)、金屬互連槽。其中接觸結(jié)構(gòu)指實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)器件與第一金屬層之間在硅片表面的連接的結(jié)構(gòu)，通孔結(jié)構(gòu)指實(shí)現(xiàn)穿過(guò)各層介質(zhì)層從某一金屬層到相鄰的另一金屬層形成電通路的結(jié)構(gòu)，金屬互連槽是指位于介質(zhì)層中實(shí)現(xiàn)連接多個(gè)接觸結(jié)構(gòu)或通孔結(jié)構(gòu)的溝槽的結(jié)構(gòu)。為了便于說(shuō)明，在本文后面的篇幅中把接觸結(jié)構(gòu)和通孔結(jié)構(gòu)統(tǒng)一稱為接觸孔。

現(xiàn)在普遍采用Cu-CMP的大馬士革鑲嵌工藝形成IC制造中的金屬互連結(jié)構(gòu)。鑲嵌結(jié)構(gòu)（大馬士革結(jié)構(gòu)）一般常見(jiàn)兩種：?jiǎn)舞偳督Y(jié)構(gòu)以及雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。單鑲嵌結(jié)構(gòu)是把單層金屬導(dǎo)線的制作方式由傳統(tǒng)的金屬刻蝕+介電層填充改為鑲嵌方式的介電層刻蝕+金屬填充；雙鑲嵌結(jié)構(gòu)則是將接觸孔以及金屬互連槽結(jié)合一起形成，然后用一道金屬填充步驟填充。雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制作方法一般有：1、全通孔優(yōu)先法（Full?VIA?First）；2、半通孔優(yōu)先法（Partial?VIA?First）；3、金屬導(dǎo)線優(yōu)先法（Full?Trench?First）；4、自對(duì)準(zhǔn)法（Self-alignment?method）等幾種。但上述幾種方法形成的雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的尺寸都受限于現(xiàn)有技術(shù)中光刻工藝的局限。

而隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向發(fā)展，半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)將會(huì)進(jìn)入22nm工藝節(jié)點(diǎn)。而光刻能力是22nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)上一項(xiàng)重要的指標(biāo)。目前的光刻技術(shù)致力發(fā)展波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外（EUV）光刻技術(shù)。采用EUV光刻技術(shù)可能會(huì)得到特征尺寸小于32nm的芯片。但是到目前為止，EUV光刻技術(shù)也還未處于量產(chǎn)階段。公開(kāi)發(fā)表的關(guān)于22nm器件的報(bào)道也很少，即使是實(shí)驗(yàn)室器件也是如此。若依賴于現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特征尺寸為22nm以下的半導(dǎo)體器件的金屬互連結(jié)構(gòu)的制作是非常困難的。因而，如何形成更小尺寸的金屬互連結(jié)構(gòu)以適應(yīng)半導(dǎo)體制造技術(shù)飛速發(fā)展的需求就成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種利用現(xiàn)有光刻技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)的小尺寸的金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；

在所述介質(zhì)層上形成第一緩沖層；

在所述第一緩沖層上形成第一圖案硬掩模層，所述第一圖案硬掩模層具有多個(gè)線條狀圖形；

在所述第一緩沖層和所述第一圖案硬掩模層上形成第二緩沖層；

在所述第二緩沖層上形成第二圖案硬掩模層，所述第二圖案硬掩模層具有多個(gè)線條狀圖形，所述第二圖案硬掩模層的線條狀圖形和所述第一圖案硬掩模層的線條狀圖形互相交叉；

以所述第二圖案硬掩模層和第一圖案硬掩模層為掩模，刻蝕所述第二緩沖層和第一緩沖層至露出介質(zhì)層，形成緩沖層圖案，所述緩沖層圖案包括形成在第二緩沖層中、與所述第二圖案硬掩模層圖形相對(duì)應(yīng)的第二圖案和形成在第一緩沖層中、與第一及第二圖案硬掩模層疊合圖形相對(duì)應(yīng)的第三圖案；

以所述緩沖層圖案為掩模，刻蝕所述介質(zhì)層，所述刻蝕進(jìn)行至在第二圖案硬掩模層下方的第二緩沖層消失后繼續(xù)進(jìn)行，在第一圖案硬掩模層下方的第一緩沖層消失前停止，以在所述介質(zhì)層內(nèi)形成多個(gè)通孔及連接至少兩個(gè)通孔的溝槽；

去除殘留的第一緩沖層。

可選的，所述第一緩沖層的材料與所述第二緩沖層的材料相同。

可選的，所述第二緩沖層與所述介質(zhì)層的刻蝕選擇比小于或等于2。

可選的，所述介質(zhì)層的材料包括二氧化硅；所述第一緩沖層的材料包括多晶硅或氮化硅。

可選的，所述第一圖案硬掩模層的材料與所述第二圖案硬掩模層的材料相同。

可選的，所述第一緩沖層與所述第一圖案硬掩模層的刻蝕選擇比大于或等于10。

可選的，所述第一緩沖層的材料包括多晶硅或氮化硅；所述第一圖案硬掩模層的材料包括二氧化硅。

可選的，所述介質(zhì)層的厚度范圍是至

可選的，所述第一圖案硬掩模層的厚度范圍是

可選的，所述第一圖案硬掩模層采用自對(duì)準(zhǔn)式雙重曝光光刻工藝形成。

可選的，所述第二圖案硬掩模層采用自對(duì)準(zhǔn)式雙重曝光光刻工藝形成。