[發(fā)明專利]互連層的制作方法及半導(dǎo)體器件的制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410103693.7
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN104934364A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧浩
• 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: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種互連層的制作方法及半導(dǎo)體器件的制作方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體集成電路的制作過程中，在襯底上形成器件后，還需要在器件區(qū)上形成一層或多層互連層。其中每層互連層包括金屬層和介質(zhì)層，金屬層用于連接不同器件的柵極、源極或漏極，介質(zhì)層用于隔離不同互連層之間的金屬層。形成每層互連層的步驟通常包括在襯底上依次形成介質(zhì)層、硬掩膜層以及光刻膠層。然后通過光刻及刻蝕工藝在介質(zhì)層中形成通孔，最后在通孔中填充形成金屬層。

在互連層的制作過程中，容易產(chǎn)生互連層缺陷，例如通孔被部分掩蓋，無法形成金屬層，或者金屬層開裂等現(xiàn)象，進(jìn)而可能會影響后續(xù)工藝的進(jìn)行，可能會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性下降，甚至可能會導(dǎo)致半導(dǎo)體器件發(fā)生失效。

為了解決上述問題，技術(shù)人員曾嘗試在硬掩膜上形成等離子增強(qiáng)氧化物層（PEOX），以進(jìn)一步對硬掩膜和介質(zhì)層進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)而改善互連層中容易產(chǎn)生缺陷的情況。該方法雖然能夠在一定程度上改善互連層中所產(chǎn)生缺陷的程度，但并不能徹底解決互連層產(chǎn)生缺陷的問題。

隨著半導(dǎo)體集成電路的集成密度越來越高，半導(dǎo)體器件之間的間距越來越小，互連層缺陷更容易產(chǎn)生。這不但對后續(xù)工藝的進(jìn)行造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性下降，甚至?xí)?dǎo)致半導(dǎo)體器件發(fā)生失效。例如，在28nm制程的半導(dǎo)體集成電路工藝中，互連層缺陷已經(jīng)成為影響半導(dǎo)體器件穩(wěn)定性能的最主要因素之一。

發(fā)明內(nèi)容

本申請旨在提供一種互連層的制作方法及半導(dǎo)體器件的制作方法，以改善互連層易產(chǎn)生缺陷的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請的一個方面提供了一種互連層的制作方法，該制作方法包括：提供襯底；在襯底上依次形成介質(zhì)層、硬掩膜層、無氮介電抗反射涂層和光刻膠層；光刻光刻膠層，形成第一開口；沿第一開口向下刻蝕無氮介電抗反射涂層、硬掩膜層和介質(zhì)層，形成貫穿介質(zhì)層的通孔；去除剩余光刻膠層、無氮介電抗反射涂層和硬掩膜層；填充通孔以形成金屬層。

進(jìn)一步地，在本申請上述的互連層制作方法中，形成硬掩膜層的步驟包括：在遠(yuǎn)離襯底方向上依次形成第一硬掩膜層和第二硬掩膜層；在形成硬掩膜層的步驟后還包括，在第二硬掩膜層上依次形成第一無氮介電抗反射涂層和第一光刻膠層，并光刻第一光刻膠層，形成第一開口；形成通孔的步驟包括：沿第一開口向下刻蝕第一無氮介電抗反射涂層和第二硬掩膜層，形成貫穿第一無氮介電抗反射涂層和第二硬掩膜層的第二開口；去除剩余第一光刻膠層；在第二開口的內(nèi)壁上形成第二無氮介電抗反射涂層；在第二無氮介電抗反射涂層上形成第二光刻膠層；光刻第二光刻膠層，在位于第二開口中的所述第二光刻膠層中形成第三開口；沿第三開口刻蝕第二無氮介電抗反射涂層、第一硬掩膜層和介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成預(yù)通孔；去除剩余第二光刻膠層、第二無氮介電抗反射涂層和第一無氮介電抗反射涂層；沿第二開口向下刻蝕第一硬掩膜層和部分介質(zhì)層，同時沿預(yù)通孔向下刻蝕介質(zhì)層至襯底表面裸露，形成貫穿介質(zhì)層的通孔，去除剩余的第一硬掩膜層和第二硬掩膜層。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，第三開口形成于第二開口的中心位置。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，在形成第二無氮介電抗反射涂層的步驟中，在剩余的第一無氮介電抗反射涂層上以及第二開口的內(nèi)壁上形成連續(xù)的第二無氮介電抗反射涂層。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，形成金屬層的步驟包括：形成連續(xù)覆蓋在介質(zhì)層的表面并填充在通孔中的預(yù)備金屬層；去除位于介質(zhì)層上方的預(yù)備金屬層，形成填充在通孔中的金屬層。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，第一無氮介電抗反射涂層和第二無氮介電抗反射涂層的厚度分別為第一硬掩膜層和第二硬掩膜層厚度之和的1/4～1/2。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，第一無氮介電抗反射涂層和第二無氮介電抗反射涂層為碳摻雜二氧化硅層，其中碳的摻雜量為1×10¹⁸～2×10¹⁹atoms/cm³。

進(jìn)一步地，在本申請上述互連層的制作方法中，第一硬掩膜層為介質(zhì)硬掩膜，包括至少兩層材料層，且靠近襯底一側(cè)的材料層的介電常數(shù)小于遠(yuǎn)離襯底一側(cè)的材料層的介電常數(shù)，優(yōu)選地，靠近襯底一側(cè)的材料層為黑鉆石，遠(yuǎn)離襯底一側(cè)的材料層為SiO₂層；第二硬掩膜層為金屬硬掩膜，優(yōu)選為TiN層。