[發(fā)明專利]一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310136109.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104112698B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，特別是涉及一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件集成度的持續(xù)增加以及與其相關(guān)的臨界尺寸的持續(xù)減小，銅后道互連工藝中互連線（contact）和金屬層（metal）中的通孔尺寸也越來越小，其深寬比卻維持不變或更大，使得后道互連工藝的難度越來越大。尤其是在65nm及其以下工藝中，隨著光刻膠厚度的減小，只用光刻膠作阻擋層進行通孔刻蝕的工藝難度也越來越高。

因此，人們引入硬掩膜層（Metal?hard?mask），以提高刻蝕過程中與介質(zhì)層之間的選擇比，從而形成形貌良好的通孔。其中，金屬硬掩膜層的材質(zhì)主要為氮化鈦（TiN），因為氮化鈦與介質(zhì)層間的大選擇比以及其在化學(xué)機械研磨時能有效的進行終點控制，所以使得氮化鈦成為后道互連硬掩膜層材料的最終選擇，且采用氮化鈦的金屬硬掩膜層的厚度還可以相對減薄，有利于后續(xù)刻蝕工藝的延展。

然而，隨著半導(dǎo)體工藝尺寸的進一步減小，單層的氮化鈦硬掩膜往往不能滿足器件制造的實際需求。具有多層結(jié)構(gòu)的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)可以滿足更高的工藝需求。現(xiàn)有的一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)中常常會采用包括低k介質(zhì)層、正硅酸乙酯硬膜層HMTEOS10及氮化鈦硬膜層。然而，正硅酸乙酯硬膜層HMTEOS10在刻蝕過程中，由于含有碳成分，其刻蝕速率會低于所述低k介質(zhì)層，從而在后續(xù)的溝槽刻蝕過程中于其兩側(cè)形成懸突結(jié)構(gòu)101，如圖1所示，這種懸突結(jié)構(gòu)101會對后續(xù)的如制作阻擋層/種子層的過程、化學(xué)氣相沉積的過程或其它的外延方法造成很大的影響，往往會在沉積物中形成孔洞，從而影響器件的性能。

因此，提供一種能夠避免懸突結(jié)構(gòu)產(chǎn)生，保證后續(xù)進行沉積等工藝的穩(wěn)定性的硬掩膜疊層實屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的硬掩膜結(jié)構(gòu)中中采用正硅酸乙酯硬膜層HMTEOS，容易在刻蝕過程中形成懸突結(jié)構(gòu)而不利于后續(xù)的沉積等工藝的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)，至少包括：

低k介質(zhì)硬膜層，結(jié)合于基底表面；

氟硅玻璃層，結(jié)合于所述低k介質(zhì)硬膜層表面；

金屬硬膜層；結(jié)合于所述氟硅玻璃層表面。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述基底包括SiCN層以及結(jié)合于所述SiCN層表面的超低k介質(zhì)層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述低k介質(zhì)硬膜層為八甲基環(huán)四硅氧烷層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述金屬硬膜層為氮化鈦硬膜層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)還包括結(jié)合于所述金屬硬膜層表面的屏蔽氧化層。

本發(fā)明還提供一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的制作方法，至少包括以下步驟：

1）提供一基底，于基底表面形成低k介質(zhì)硬膜層；

2）于所述低k介質(zhì)硬膜層表面形成氟硅玻璃層；

3）于所述氟硅玻璃層表面形成金屬硬膜層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2）中，采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積法HDPCVD或等離子體增強化學(xué)氣相沉積法PECVD制備所述氟硅玻璃層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述基底包括SiCN層以及結(jié)合于所述SiCN層表面的超低k介質(zhì)層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述低k介質(zhì)硬膜層為八甲基環(huán)四硅氧烷層，所述金屬硬膜層為氮化鈦硬膜層。

作為本發(fā)明的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，還包括于所述金屬硬膜層表面形成屏蔽氧化層的步驟。

如上所述，本發(fā)明提供一種硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)包括：低k介質(zhì)硬膜層，結(jié)合于基底表面；氟硅玻璃層，結(jié)合于所述低k介質(zhì)硬膜層表面；金屬硬膜層；結(jié)合于所述氟硅玻璃層表面；屏蔽氧化層，結(jié)合于所述金屬硬膜層表面。本發(fā)明采用氟硅玻璃層替換了傳統(tǒng)的正硅酸乙酯硬膜層HMTEOS，克服了正硅酸乙酯硬膜層的刻蝕速率相對所述低k介質(zhì)層慢而形成懸突結(jié)構(gòu)的缺陷，避免了后續(xù)沉積工藝中孔洞的產(chǎn)生，從而大大提高了沉積的質(zhì)量，提高器件的穩(wěn)定性和性能。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1顯示為采用現(xiàn)有技術(shù)的硬掩膜疊層結(jié)構(gòu)在刻蝕出溝槽后的形貌示意圖，可以看出，在正硅酸乙酯硬膜層兩邊會形成懸突結(jié)構(gòu)。