[發(fā)明專利]形成大馬士革銅金屬層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310082041.5
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103151303A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文廣;陳玉文
• 申請（專利權(quán)）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(wù)所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種形成大馬士革銅金屬層的方法。

背景技術(shù)

目前，在45nm及其以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)中，由于對于后段銅金屬層工藝的要求越來越高，一般采用非晶碳（amorphous?carbon）層作為刻蝕工藝中的硬掩膜，以刻蝕出銅金屬層大馬士革結(jié)構(gòu)，并在刻蝕工藝完成之后，先將該非晶碳層去除，再進(jìn)行阻擋層和籽銅（Cu?seed）的填充工藝；最后，利用化學(xué)機(jī)械研磨工藝（Chemical?Mechanical?Polishing，簡稱CMP）去除多余的銅，進(jìn)而形成銅布線。

但是，隨著器件尺寸的越來越下，使得位于介質(zhì)層和銅之間的阻擋層的厚度越來越小，當(dāng)對銅進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝時(shí)，很容易發(fā)生因研磨過度而損傷介質(zhì)層，使得介質(zhì)層的厚度差異較大，進(jìn)而降低器件的性能和穩(wěn)定性。

中國專利（公開號：CN1466190A）公開了一種在半導(dǎo)體裝置內(nèi)形成銅金屬線的方法，主要通過于貫穿孔插塞上覆蓋一緩沖膜來緩沖在后續(xù)制造工藝中所施加的應(yīng)力。該技術(shù)文獻(xiàn)所公開的內(nèi)容并不能解決由于阻擋層變薄而導(dǎo)致后續(xù)的研磨工藝易對介質(zhì)層造成損傷問題，使得介質(zhì)層的厚度不均而降低器件的性能和穩(wěn)定性。

中國專利（申請公布號：CN102881673A）公開了一種銅大馬士革結(jié)構(gòu)及其制造方法，主要通過在銅金屬互聯(lián)層上沉積第一刻蝕阻擋層和金屬隔離層，刻蝕該金屬隔離層后，繼續(xù)沉積第二刻蝕阻擋層和第一金屬互聯(lián)層間的介質(zhì)并平坦化后，刻蝕第一銅金屬互聯(lián)層間的介質(zhì)至第一刻蝕阻擋層，形成溝槽并在該溝槽填充銅金屬，平坦化后得到第一銅金屬互聯(lián)層。該技術(shù)文獻(xiàn)并沒有公開能夠解決由于阻擋層變薄而導(dǎo)致后續(xù)的研磨工藝易對介質(zhì)層造成損傷問題的相關(guān)技術(shù)特征，同樣存在由于研磨工藝造成介質(zhì)層的厚度不均而降低器件的性能和穩(wěn)定性的隱患。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，包括以下步驟：

于一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)襯底上從下至上順序依次沉積刻蝕停止層、介電質(zhì)層、硬掩膜層和介質(zhì)抗反射層；

采用光刻、刻蝕工藝，回蝕所述介質(zhì)抗反射層至所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)襯底的上表面，形成大馬士革溝槽；

沉積阻擋層覆蓋所述大馬士革溝槽的底部及其側(cè)壁；

電鍍金屬充滿所述大馬士革溝槽并覆蓋所述阻擋層的上表面，形成金屬層；

采用平坦化工藝去除部分所述金屬層至剩余的硬掩膜層的上表面后，去除所述剩余的硬掩膜層，形成金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述介質(zhì)抗反射層于所述刻蝕工藝中被完全去除，且所述阻擋層還覆蓋剩余的硬掩膜層上表面。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)襯底為具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述刻蝕停止層的材質(zhì)為氮化硅或摻氮碳化硅等。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述介電質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅或摻碳二氧化硅等。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述硬掩膜層的材質(zhì)為非晶體碳，且采用灰化工藝去除所述剩余的硬掩膜層。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述阻擋層的材質(zhì)為氮化鉭或鉭等。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述金屬為銅。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述平坦化工藝為化學(xué)機(jī)械研磨工藝。

上述的形成大馬士革銅金屬層的方法，其中，所述硬掩膜層的硬度大于所述金屬層的硬度，且所述硬掩膜層的楊氏模量大于所述金屬層的楊氏模量。

綜上所述，本發(fā)明一種形成大馬士革銅金屬層的方法，通過采用硬掩膜層作為平坦化工藝如化學(xué)機(jī)械研磨工藝等的停止層，能夠有效的平坦化工藝中的研磨過度，而導(dǎo)致介質(zhì)層厚度差異情況的出現(xiàn)，進(jìn)而提高器件的性能和穩(wěn)定性，以提高產(chǎn)品的良率，同時(shí)降低了工藝成本。

附圖說明

圖1-5為實(shí)施例中形成大馬士革銅金屬層的方法的結(jié)構(gòu)流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說明：

在后段銅金屬層工藝中，首先，于一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)襯底上從下至上順序依次沉積刻蝕停止層、介電質(zhì)層、硬掩膜層和介質(zhì)抗反射層后，采用光刻、刻蝕工藝，回蝕介質(zhì)抗反射層至半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)襯底的上表面，形成大馬士革溝槽；其中，介質(zhì)抗反射層于刻蝕工藝中被完全去除。