[發明專利]TiN復合硬掩膜、用于形成互連層結構的硬掩及互連層的制作方法

有效

• 申請號: 201410127662.5
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104952707B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/033
• 分類號: H01L21/033;H01L21/768
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種TiN復合硬掩膜、用于形成互連層結構的掩膜及互連層的制作方法。該TiN復合硬掩膜包括至少一組掩膜組件，其中掩膜組件包括：第一掩模層，靠近待刻蝕器件表面設置；第二掩模層，設置在第一掩模層遠離待刻蝕器件的一側；第二掩模層為氮化鈦層，第一掩模層的硬度低于第二硬掩層的硬度。通過將氮化鈦層設置在上方，以提高TiN復合硬掩膜的硬度，進而有利于在刻蝕過程為半導體器件提供保護，同時通過降低TiN的層厚，減少拋光時TiN碎片的數量，進而減少TiN殘留物。

技術領域

本申請涉及半導體集成電路制作技術領域，具體而言，涉及一種TiN復合硬掩膜、用于形成互連層結構的掩膜及互連層的制作方法。

背景技術

在半導體器件的制作過程中，通常會在半導體基材上形成圖形化的硬掩膜，然后沿硬掩膜的圖形刻蝕半導體基材形成所需的半導體功能區，例如溝槽或通孔等，最后去除硬掩膜。目前，最常用的硬掩膜材料為TiN。TiN因具有結構致密、硬度高等優點，使得在刻蝕過程中刻蝕離子不會穿過TiN，進而能夠有效地對半導體器件進行保護，避免半導體器件受到損壞。

目前，去除TiN硬掩膜的工藝主要采用化學機械拋光。所謂化學機械拋光是在機械拋光的基礎上，在所要拋光的表面加入化學添加劑以達到增強拋光的效果。在對TiN硬掩膜進行化學機械拋光工藝處理時，由于TiN硬度較高，使其加工性能較差，容易在拋光面上產生空隙。與此同時，在對TiN硬掩膜進行化學機械拋光工藝處理時，所產生的TiN碎屑會填充在拋光面上的空隙中而無法被拋光溶液沖走，使得在形成的半導體器件上產生TiN殘留物，進而影響半導體器件的穩定性。

在互連層的制作過程中，同樣會在互連層上產生TiN殘留物。互連層的制作步驟包括：在互連介質層上形成氧化物掩膜和TiN硬掩膜作為掩膜，然后刻蝕貫穿介質層和掩膜形成通孔，再在通孔中形成金屬預備層，最后采用化學機械拋光去除介質層之上的掩膜和金屬預備層形成金屬層。在對掩膜和金屬預備層進行化學機械拋光的過程中，部分TiN會殘留在所形成的互連層上，如圖1所示，在圖1中示出了一種以TiN硬掩膜作為掩膜制作的現有互連層的SEM照片，在圖中可以明顯看出在互連層的拋光面上所產生的TiN殘留物（如圖1中的a所示），這些TiN殘留物的存在會影響互連層的穩定性。

發明內容

本申請旨在提供一種TiN復合硬掩膜、用于形成互連層結構的掩膜及互連層的制作方法，以解決半導體器件中易存在TiN殘留物的問題。

為了實現上述目的，本申請提供了一種TiN復合硬掩膜，該TiN復合硬掩膜包括至少一組掩膜組件，其中掩膜組件包括：第一掩模層，靠近待刻蝕器件表面設置；第二掩模層，設置在第一掩模層遠離待刻蝕器件的一側；第二掩模層為氮化鈦層，第一掩模層的硬度低于第二硬掩層的硬度。

進一步地，在上述的TiN復合硬掩膜中，該TiN復合硬掩膜包括2～4組掩膜組件。

進一步地，在上述的TiN復合硬掩膜中，各掩膜組件中第一掩模層和第二掩模層的高度比為1：0.5～2。

進一步地，在上述的TiN復合硬掩膜中，不同組掩膜組件中，第一掩模層的材料相同或不相同。

進一步地，在上述的TiN復合硬掩膜中，各第一掩模層為含硅介質層。

進一步地，在上述的TiN復合硬掩膜中，各第一掩模層選自SiO₂、SiOC、SiON或SiCN。

本申請還提供了一種用于形成互連層結構的掩膜，該掩膜包括依次設置于互連介質層之上的氧化物掩膜和本申請提供的TiN復合硬掩膜。

進一步地，在上述的掩膜中，氧化物掩膜選自黑鉆石、SiOC和SiO₂中的任一種或多種。

進一步地，在上述的掩膜中，氧化物掩膜包括朝向遠離互連介質層方向上依次設置的黑鉆石和SiO₂。