[發明專利]一種大馬士革銅互連工藝

無效

• 申請號: 201310616091.7
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103824806A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 劉斌;曾林華;任昱;呂煜坤;張旭昇
• 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，具體涉及一種大馬士革銅互連工藝。

背景技術

隨著器件尺寸的不斷縮小，尤其是90nm節點以下，業界普遍使用大馬士革銅互連技術，在大馬士革銅互連技術中，需要在器件刻蝕形成銅互連溝槽，然后沉積一銅擴散阻擋層覆蓋銅互連溝槽的內表面，然后填充金屬銅并進行化學機械研磨得到所需結構。但是在沉積銅擴散阻擋層的工藝中，銅擴散阻擋層濺射時容易在銅互連溝槽開口轉角處形成突起，進而導致開口變小，尤其是對于具有較高深寬比的銅互連溝槽，在填充溝槽時，極易由于開口較小而導致銅互連溝槽填充不充分，進而影響器件性能。

圖1～圖4為現有技術中大馬士革銅互連工藝的工藝流程圖，包括以下步驟：

步驟1、在襯底結構上的阻擋層1上表面自下而上依次沉積低k介質層2、低k覆蓋層3，然后再沉積一金屬硬質掩膜4覆蓋于低k覆蓋層3的上表面，形成圖1所示結構；

步驟2、依次刻蝕所述金屬硬質掩膜4、低k覆蓋層3至低k介質層2中近阻擋層1處停止，形成銅互連溝槽，用來進行后續的銅互連導線的填充，如圖2所示結構；

步驟3、制備一銅擴散阻擋層覆蓋銅互連溝槽的表面及剩余金屬硬質掩膜的上表面，如圖3所示結構；

步驟4、進行銅電鍍及化學機械研磨工藝去除金屬硬質掩膜頂部的銅擴散阻擋層及金屬硬質掩膜，然后在在銅互連溝槽中填充銅材料，如圖4所示結構。

但是在沉積阻擋層的工藝中，銅擴散阻擋層濺射時容易在銅互連溝槽開口轉角處形成突起，進而導致開口變小，如圖3所示，尤其是對于具有較高深寬比的銅互連溝槽，在填充銅互連溝槽時，極易由于開口較小而導致銅互連溝槽填充不充分，如圖4所示，進而影響器件性能。

中國專利（公開號：CN102403263A）公開了一種雙大馬士革結構中的溝槽刻蝕方法，該方法通過在第一刻蝕條件下，對所述硬掩膜層進行刻蝕，由于在該刻蝕條件下能產生較多的聚合物，從而保證溝槽的側面垂直；在第二刻蝕條件和第三刻蝕條件下，對所述通孔內的底部抗反射層進行刻蝕，使得所述第一介質層的高度高于所述通孔內的底部抗反射層的高度；在第四刻蝕條件下對所述通孔之間的第一介質層進行刻蝕，從而使所述通孔之間的第一介質層的拐角圓形化；該方法簡單方便，且不會對電路造成其它影響。

中國專利（公開號：CN102569176A）提供的一種制備雙大馬士革結構的方法，包括以下步驟：在半導體襯底上依次形成刻蝕阻擋層、介質層和第一金屬硬質掩膜；刻蝕打開第一金屬硬質掩膜并直至去除部分介質層以形成溝槽；淀積第二金屬硬質掩膜；刻蝕打開第二金屬硬質掩膜并直至去除介質層和刻蝕阻擋層以形成通孔；在所述溝槽和通孔內填充金屬。本發明的制備雙金屬硬質掩膜的雙大馬士革結構的方法使用了金屬硬質掩膜，因此可以很好的控制溝槽和通孔的尺寸，從而減少漏電流，電學性能和可靠性顯著提高。

上述兩件專利均未解決本發明現有技術中在大馬士革銅互連工藝中沉積銅擴散阻擋層的工藝中，銅擴散阻擋層濺射時容易在銅互連溝槽開口轉角處形成突起，進而導致開口變小，尤其是對于具有較高深寬比的銅互連溝槽，在填充溝槽時，極易由于開口較小而導致銅互連溝槽填充不充分，進而影響器件性能的問題。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明公開一種大馬士革銅互連工藝，以克服現有技術中在銅互連溝槽形成之后沉積銅擴散阻擋層的工藝中，銅擴散阻擋層濺射時容易在銅互連溝槽開口轉角處形成突起，進而導致開口變小，尤其是對于具有較高深寬比的銅互連溝槽，在填充銅互連溝槽時，極易由于開口較小而導致銅互連溝槽填充不充分，進而影響器件性能的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種大馬士革銅互連工藝，其特征在于，所述方法包括：

S1、于一襯底結構的表面依次形成阻擋層、低k介質層、低k覆蓋層和金屬硬質掩膜層；

S2，依次刻蝕所述金屬硬質掩膜層、所述低k覆蓋層至所述低k介質層中，形成銅互連溝槽；

S3、回刻所述剩余的金屬硬質掩模層，以擴展所述銅互連溝槽的開口端；

S4、繼續后續銅擴散阻擋層及銅互連溝槽填充的制備工藝。

上述的大馬士革銅互連工藝，其中，所述步驟S2包括：

S301，于金屬硬質掩膜層上方旋涂光刻膠，經曝光、顯影后，形成具有柵極圖形的光阻；

S302，以所述光阻為掩膜，依次刻蝕所述金屬硬質掩膜層、所述低k覆蓋層至所述低k介質層中，形成銅互連溝槽；

S303，去除所述光阻。