[發(fā)明專利]用于互連層結(jié)構(gòu)的掩膜組件及互連層的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410298612.3
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN105226049B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(hào): H01L23/532
• 分類號(hào): H01L23/532;H01L21/768
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種用于形成互連層結(jié)構(gòu)的掩膜組件及互連層的制作方法。其中，該掩膜組件位于介質(zhì)層上，且包括依次設(shè)置于介質(zhì)層之上的氧化物掩膜層、非晶碳層和金屬硬掩膜層。該制作方法包括：在襯底上依次形成介質(zhì)層和掩膜組件，掩膜組件包括依次設(shè)置于介質(zhì)層上的氧化物掩膜層、非晶碳層和金屬硬掩膜層；刻蝕掩膜組件以形成開口；刻蝕開口暴露出的介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成通孔；以及在通孔中填充金屬材料形成金屬層。采用該掩膜組件制作形成的互連成中金屬層與介質(zhì)層的結(jié)合強(qiáng)度得以提高，進(jìn)而提高了互連層的穩(wěn)定性。

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，涉及一種用于互連層結(jié)構(gòu)的掩膜組件及互連層的制作方法。

背景技術(shù)

在集成電路制作的后段工藝(BEOL)中，需要在半導(dǎo)體器件上形成互連層，以連接半導(dǎo)體器件與外部電路。互連層的制作通常包括以下步驟：首先在半導(dǎo)體器件上形成介質(zhì)層，然后刻蝕貫穿介質(zhì)層形成通孔，最后在通孔中形成金屬層。在上述刻蝕介質(zhì)層形成通孔的步驟中，為了避免介質(zhì)層中的非刻蝕區(qū)受到損害，需要在介質(zhì)層上形成掩膜層，然后再刻蝕掩膜層和介質(zhì)層形成通孔。其中，掩膜層通常由遠(yuǎn)離介質(zhì)層方向上依次形成的黑鉆石層、二氧化硅層和氮化鈦層組成。

在上述互連層的制作過程中，刻蝕介質(zhì)層形成通孔后需要對(duì)通孔進(jìn)行清洗，以去除通孔內(nèi)壁上的刻蝕殘留物。在清洗步驟中清洗液對(duì)不同材料的腐蝕速率不同，清洗液對(duì)黑鉆石的腐蝕速率明顯大于其對(duì)二氧化硅層的腐蝕速度，當(dāng)將二氧化硅層清洗干凈時(shí)，通孔中由黑鉆石層所形成的內(nèi)壁處會(huì)產(chǎn)生明顯的凹口。這個(gè)明顯凹口的形成，一方面減弱了掩膜層與介質(zhì)層之間的結(jié)合力，使得掩膜層容易產(chǎn)生松動(dòng)。另一方面，在在后續(xù)向通孔中形成金屬層的步驟中，這個(gè)明顯凹口使得金屬層的側(cè)壁與通孔的內(nèi)壁無法完全貼合，這就導(dǎo)致金屬層與介質(zhì)層的粘結(jié)強(qiáng)度變差，進(jìn)而影響互連層的穩(wěn)定性。目前，針對(duì)上述問題還沒有有效的解決方法。

發(fā)明內(nèi)容

本申請旨在提供一種用于互連層結(jié)構(gòu)的掩膜組件及互連層的制作方法，以提高互連層的穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N用于形成互連層結(jié)構(gòu)的掩膜組件，掩膜組件位于介質(zhì)層上，該掩膜組件包括依次設(shè)置于介質(zhì)層上的氧化物掩膜層、非晶碳層和金屬硬掩膜層。

進(jìn)一步地，非晶碳層和金屬硬掩膜層的厚度比為1:0.8～1.2。

進(jìn)一步地，在非晶碳層和金屬硬掩膜層之間進(jìn)一步設(shè)置有粘附層。

進(jìn)一步地，粘附層的厚度為非晶碳層厚度的1/5～1/3。

進(jìn)一步地，在金屬硬掩膜層上進(jìn)一步設(shè)置有保護(hù)層。

進(jìn)一步地，氧化物掩膜層選自黑鉆石、SiOC和SiO₂中的任一種或多種；金屬硬掩膜層選自TiN和/或TaN。

本申請還提供了一種互連層的制作方法，該制作方法包括：在襯底上依次形成介質(zhì)層和掩膜組件，掩膜組件包括依次設(shè)置于介質(zhì)層上的氧化物掩膜層、非晶碳層和金屬硬掩膜層；刻蝕掩膜組件以形成開口；刻蝕開口暴露出的介質(zhì)層，在介質(zhì)層中形成通孔；以及在通孔中填充金屬材料形成金屬層。

進(jìn)一步地，形成開口的方法包括：依次刻蝕金屬硬掩膜層、非晶碳層以及氧化物掩膜層，形成預(yù)開口；進(jìn)一步刻蝕預(yù)開口側(cè)壁上的部分非晶碳層和部分氧化物掩膜層，使預(yù)開口底部寬度增加；回蝕金屬硬掩膜層和非晶碳層，以形成側(cè)壁與介質(zhì)層的表面垂直的開口。

進(jìn)一步地，在形成掩膜組件的步驟中，形成包括依次設(shè)置于介質(zhì)層上保護(hù)層、金屬硬掩膜層、粘附層、非晶碳層以及氧化物掩膜層；形成預(yù)開口的步驟中，依次刻蝕保護(hù)層、金屬硬掩膜層、粘附層、非晶碳層以及氧化物掩膜層，形成預(yù)開口；形成開口的步驟中，回蝕保護(hù)層、金屬硬掩膜層、粘附層和非晶碳層，以形成開口。

進(jìn)一步地，在形成介質(zhì)層后，對(duì)介質(zhì)層的上表面進(jìn)行碳摻雜處理，以在介質(zhì)層中形成碳摻雜區(qū)。