[發明專利]一種非通孔連接的銅互連方法

有效

• 申請號: 201210436960.3
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN102945824B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 李銘
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31275
• 代理人: 吳世華,林彥之

1.一種非通孔連接的銅互連方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S01，提供襯底，形成下層銅金屬層，并在形成的下層銅金屬層上淀積一層介質膜；其中，該下層銅金屬層包括需要與待形成的上層銅金屬層連通的第一下層銅金屬和不需要與上層銅金屬層連通的第二下層銅金屬；

步驟S02，通過光刻板進行光刻，使下層銅金屬層需要與待形成的上層銅金屬層連通的第一下層銅金屬上方用光刻膠掩蔽，而不需要連通的第二下層銅金屬上方則無光刻膠掩蔽；

步驟S03，通過刻蝕工藝，將無光刻膠掩蔽部分的介質膜刻開，然后去除光刻膠；

步驟S04，去除介質膜刻開部分處暴露的部分第二下層銅金屬；

步驟S05，在上述步驟處理后的表面上淀積金屬層間膜，并平坦化；

步驟S06，通過光刻板進行光刻，定義出具有溝槽的上層銅金屬層的圖形；其中，與下層連通的上層銅金屬層的溝槽對應于第一下層銅金屬上方；不與下層連通的上層銅金屬層的溝槽對應于第二下層銅金屬上方；

步驟S07，通過刻蝕工藝，去除上述上層銅金屬層圖形中溝槽處的金屬層間膜和介質膜，露出需要與上層銅金屬層連通的第一下層銅金屬，不需要連通的第二下層銅金屬上留有金屬層間膜，然后去除光刻膠；

步驟S08，通過淀積和電鍍工藝，在上述溝槽中形成上層銅金屬層。

2.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該下層銅金屬層厚度為100-500nm。

3.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該介質膜為氮化硅或氮氧化硅構成的通孔掩膜層，其厚度為10-50nm。

4.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：步驟S02中所用光刻板為非通孔光刻板，光刻線寬為20-100nm。

5.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：步驟S03是通過干法刻蝕，刻開介質膜。

6.根據權利要求5所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該干法刻蝕工藝所用的是含C、F的氣體。

7.根據權利要求6所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該含C、F的氣體包括CF₄、CHF₃或C₄F₈中的一種或多種，且該氣體還含有N₂、H₂、O₂或Ar中的一種或多種。

8.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：步驟S04是通過刻蝕或腐蝕刻開第二下層銅金屬，去除的厚度為10-300nm，刻蝕或腐蝕的時間為25秒至30分鐘。

9.根據權利要求8所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該刻蝕或腐蝕工藝所用的是羥胺類有機溶劑。

10.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該金屬層間膜含有低介電常數材料，且平坦化后的厚度為100-500nm。

11.根據權利要求10所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該金屬層間膜包括下層低價電常數材料層以及上層二氧化硅層，該低價電常數材料層的厚度為50-450nm，該二氧化硅層的厚度為50-100nm。

12.根據權利要求11所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該低價電常數材料為SiCOH。

13.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：步驟S06中所用光刻板為金屬溝槽光刻板，光刻線寬為20-100nm。

14.根據權利要求1所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：步驟S07所用的是含C、F的氣體。

15.根據權利要求14所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：該含C、F的氣體包括CF₄、CHF₃或C₄F₈中的一種或多種，且該氣體還含有N₂、H₂、O₂或Ar中的一種或多種。

16.根據權利要求1至15任一項所述的非通孔連接的銅互連方法，其特征在于：本方法還包括步驟S09，通過研磨工藝，去除該金屬層間膜上方多余的銅。