[發(fā)明專利]銅制程金屬溝槽的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011174770.X
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112382607B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許濤;葉榮鴻;劉立堯;胡展源
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種銅制程金屬溝槽的制作方法，包括步驟：在底層結(jié)構(gòu)上依次形成第一無氮抗反射涂層(NFDARC)、金屬硬質(zhì)掩膜層和第二NFDARC層；進(jìn)行第一次光刻工藝定義出第一部分金屬溝槽開口的形成區(qū)域；進(jìn)行第一次刻蝕工藝形成底部停止在第一NFDARC層的表面的第一部分金屬溝槽開口；進(jìn)行第一次灰化工藝將第一光刻膠圖形去除；進(jìn)行第二次光刻工藝定義出第二部分金屬溝槽開口的形成區(qū)域；進(jìn)行第二次刻蝕工藝形成底部停止在第一NFDARC層的表面的第二部分金屬溝槽開口；進(jìn)行第二次灰化工藝將第二光刻膠圖形去除。本發(fā)明能采用2次曝光兩次刻蝕形成金屬溝槽的金屬硬質(zhì)掩膜層開口且能避免光刻去膠工藝對金屬硬質(zhì)掩膜層開口的關(guān)鍵尺寸的不利影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種銅制程金屬溝槽的制作方法。

背景技術(shù)

隨著工藝的發(fā)展，在后段工藝(BEOL)中需要采用銅制程形成銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)，銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)中包括形成于金屬溝槽中的銅連線以及填充于通孔開口中的銅形成的通孔。銅連線和通孔通常采用大馬士革工藝如雙大馬士革工藝實(shí)現(xiàn)，其中，金屬溝槽需要采用金屬硬質(zhì)掩膜層進(jìn)行定義，金屬硬質(zhì)掩膜層通常采用TiN，在TiN層的底部和頂部需要分別形成一層無氮抗反射涂層(NFDARC)。和SiON組成的DARC不同，NFDARC中不含氮。

現(xiàn)有工藝中，在形成金屬溝槽之前，需要先形成金屬硬質(zhì)掩膜層的開口，所以，金屬硬質(zhì)掩膜層的開口形成工藝很重要，金屬硬質(zhì)掩膜層的開口的關(guān)鍵尺寸偏移時(shí)，會最會使得金屬溝槽的關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏移。隨著半導(dǎo)體器件的技術(shù)節(jié)點(diǎn)縮小如縮小到14nm以下，金屬溝槽的關(guān)鍵尺寸往往達(dá)64nm以下，這種尺寸下的金屬硬質(zhì)掩膜層的開口需要采用2次曝光兩次刻蝕(2P2E)形成，現(xiàn)有2P2E工藝容易使得金屬硬質(zhì)掩膜層的開口的關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏移。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種銅制程金屬溝槽的制作方法，能采用2次曝光兩次刻蝕(2P2E)形成金屬溝槽的金屬硬質(zhì)掩膜層開口且能避免2次曝光對應(yīng)的光刻去膠工藝對金屬硬質(zhì)掩膜層開口的關(guān)鍵尺寸的不利影響，從而能使兩次刻蝕形成的金屬硬質(zhì)掩膜層開口的關(guān)鍵尺寸保持一致，最后能得到關(guān)鍵尺寸較小且均一性較好的金屬溝槽。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的銅制程金屬溝槽的制作方法包括如下步驟：

步驟一、提供需要制作金屬溝槽的底層結(jié)構(gòu)，在所述底層結(jié)構(gòu)上依次形成第一NFDARC層、金屬硬質(zhì)掩膜層和第二NFDARC層。

步驟二、進(jìn)行第一次光刻工藝并形成第一光刻膠圖形，所述第一光刻膠圖形的第一開口定義出第一部分金屬溝槽開口的形成區(qū)域。

步驟三、進(jìn)行第一次刻蝕工藝將所述第一開口底部的所述第二NFDARC層和所述金屬硬質(zhì)掩膜層都去除并形成底部停止在所述第一NFDARC層的表面的第一部分金屬溝槽開口。

步驟四、進(jìn)行第一次灰化工藝將所述第一光刻膠圖形去除，利用所述第一部分金屬溝槽開口的底部停止在所述第一NFDARC層的表面特征，防止所述第一次灰化工藝對所述第一部分金屬溝槽開口的形貌產(chǎn)生改變。

步驟五、進(jìn)行第二次光刻工藝并形成第二光刻膠圖形，所述第二光刻膠圖形的第二開口定義出第二部分金屬溝槽開口的形成區(qū)域。

步驟六、進(jìn)行第二次刻蝕工藝將所述第二開口底部的所述第二NFDARC層和所述金屬硬質(zhì)掩膜層都去除并形成底部停止在所述第一NFDARC層的表面的第二部分金屬溝槽開口。

步驟七、進(jìn)行第二次灰化工藝將所述第二光刻膠圖形去除，利用所述第二部分金屬溝槽開口的底部停止在所述第一NFDARC層的表面特征，防止所述第二次灰化工藝對所述第二部分金屬溝槽開口的形貌產(chǎn)生改變。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述金屬硬質(zhì)掩膜層的材料為TiN。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一次光刻工藝中，在所述第一光刻膠圖形的底部還形成有第一有機(jī)底層和第一硅氧基硬掩模中間層。