專利名稱：一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的一種雙大馬士革工藝制作方法，更確切的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法。
背景技術(shù)：
目前，半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中超厚頂層金屬的制造，業(yè)界常用方法是用單大馬士革工藝分別做頂層通孔和超厚頂層金屬，如圖la-e所示，頂層通孔方法即在一硅片1上淀積介電阻擋層101和介電層102，旋涂光刻膠103并光刻形成通孔圖案104，干法刻蝕通孔圖案 104形成通孔105并灰化去除光刻膠103 ；淀積金屬阻擋層106和銅籽晶層107，電鍍銅以填滿通孔105，利用化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP)以去除多余金屬；如圖lf-j所示，超厚頂層金屬方法即在通孔105上依次淀積第二介電阻擋層108和第二介電層109，旋涂光刻膠110于第二介電層109上，光刻形成溝槽圖案111 ；干法刻蝕溝槽圖案111以形成溝槽112，并灰化去除光刻膠110，淀積金屬阻擋層113和銅籽晶層114， 電鍍銅以填滿溝槽112，最后利用CMP工藝去除多余金屬；上述方法雖然能解決通孔高深寬比的問(wèn)題，但相應(yīng)會(huì)增加制造工藝步驟，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。如果采用傳統(tǒng)先通孔(Via)后溝槽(Trench)雙大馬士革制造工藝，即如圖加-h所示，在一硅片2上依次淀積介電阻擋層201、第一介電層202、中間介電阻擋層203和第二介電層204，其中上述的中間介電阻擋層203可以不添加；旋涂光刻膠205于第二介電層204 上，光刻形成通孔圖案206，干法刻蝕通孔圖案206以形成通孔207，并灰化去除光刻膠205， 旋涂底部抗反射涂層208(bottom antireflective coating，簡(jiǎn)稱BARC)以填充通孔207， 回刻BARC，旋涂光刻膠209光刻以形成溝槽圖案210，干法刻蝕溝槽圖案210以形成溝槽 211，并灰化去除剩余光刻膠和BARC，進(jìn)一步刻蝕打開(kāi)通孔207，淀積金屬阻擋層212和銅籽晶層213，電鍍銅以填滿通孔207和溝槽211，最后利用CMP工藝去除多余金屬；在干法刻蝕通孔圖案206以形成通孔207時(shí)，由于溝槽深度達(dá)3um以上，通孔的深寬比超過(guò)10 :1，目前的刻蝕工藝很難實(shí)現(xiàn)這一步驟。另一種方法是用先部分通孔后溝槽雙大馬士革制造工藝(專利舊7四76四)，雖然可以解決先通孔方法通孔刻蝕高深寬比的問(wèn)題，但這種方法很難控制通孔尺寸。還有一種方法通孔和溝槽分別使用高選擇比介電材料作為硬掩模制作雙大馬士革結(jié)構(gòu)(專利US745^06)；其通孔使用高選擇比介電掩模層，而溝槽仍采用光阻作為掩模。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，包括以下步驟
于一硅片上依次淀積介電阻擋層、第一介電層和介電硬掩膜，刻蝕所述介電硬掩膜，形成通孔形介電硬掩膜開(kāi)口；
依次淀積第二介電層和金屬硬掩膜于所述第一介電層上，刻蝕所述金屬硬掩膜，形成溝槽形金屬硬掩膜開(kāi)口；
以金屬硬掩膜為掩膜刻蝕所述第二介電層，形成溝槽；以介電硬掩膜為掩膜刻蝕所述第一層介電層和所述介電阻擋層，形成通孔；
依次淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，電鍍銅以填滿所述通孔和所述溝槽；最后采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行平坦化處理。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，采用化學(xué)氣相工藝淀積 SiO2形成所述第一介電層和所述第二介電層。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，采用化學(xué)氣相工藝淀積 SiN, SiC、SiCN形成所述介電阻擋層和所述介電硬掩膜。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，采用物理氣相工藝或化學(xué)氣相工藝淀積TaN、Ta、TiN, Ti形成所述金屬硬掩膜。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述第二介電層厚度至少為3umο上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述光刻工藝和所述刻蝕工藝采用高選擇比配方。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，刻蝕所述第二介電層先進(jìn)行部分刻蝕，然后繼續(xù)采用刻蝕工藝以形成所述溝槽。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，刻蝕所述第一介電層和所述介電阻擋層時(shí)，先進(jìn)行所述第一介電層刻蝕，然后繼續(xù)刻蝕所述介電阻擋層以形成所述通孑L。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，刻蝕所述第二介電層、所述第一介電層和所述介電阻擋層采用一步刻蝕工藝或分步刻蝕工藝。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述分步刻蝕工藝中優(yōu)選的添加濕法清洗工藝。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述金屬硬掩膜比所述介電硬掩膜的選擇比高。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，所述介電硬掩膜采用高刻蝕選擇比介電材料。上述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中，淀積TaN或Ta形成所述金屬阻擋層。本發(fā)明提出一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，通過(guò)在通孔上采用高刻蝕選擇比介電材料作硬掩模，溝槽上采用金屬硬掩模，進(jìn)行分步刻蝕，解決了通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制問(wèn)題，并可降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀以下較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，并參照附圖之后，本發(fā)明的這些和其他方面的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說(shuō)明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。圖la-e是本發(fā)明背景技術(shù)中頂層通孔方法的流程示意圖； 圖if-j是本發(fā)明背景技術(shù)中超厚頂層金屬方法的流程示意圖加-h是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)先通孔后溝槽雙大馬士革制造工藝流程示意圖； 圖3a-l是本發(fā)明超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖3a_l所示，本發(fā)明一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其中， 包括以下步驟
在硅片3上依次淀積介電阻擋層301、第一介電層302和介電硬掩膜303，旋涂光刻膠 304于介電硬掩膜303上，光刻形成通孔圖案光阻305 ；采用干法刻蝕工藝刻蝕通孔圖案 305中的介電硬掩膜3031形成通孔形介電硬掩膜開(kāi)口 306，灰化去除光阻305 ；然后依次淀積第二介電層307即溝槽薄膜和金屬硬掩膜308，旋涂光刻膠309于金屬硬掩膜308上，光刻形成溝槽圖案光阻310 ；采用干法刻蝕工藝刻蝕溝槽圖案310中的金屬硬掩膜3081形成溝槽形金屬硬掩膜開(kāi)口 311，灰化去除光阻310。采用干法刻蝕工藝以金屬硬掩膜308為掩膜進(jìn)行刻蝕金屬硬掩膜開(kāi)口 311中第二介電層3071，首先進(jìn)行部分刻蝕第二介電層3071，然后繼續(xù)以干法刻蝕工藝刻蝕以形成溝槽312 ；再以介電硬掩膜303為掩膜，采用干法刻蝕工藝刻蝕介電硬掩膜開(kāi)口 306中的第一層介電層3021至介電阻擋層301，繼續(xù)以干法刻蝕工藝刻蝕介電阻擋層3011以形成通孔 313，其中，介電硬掩膜303采用高刻蝕選擇比介電材料，且金屬硬掩膜308比介電硬掩膜 303選擇比高得多。依次淀積金屬阻擋層314和銅籽晶層315，其中，金屬阻擋層314的材質(zhì)為T(mén)aN或 iTa ；電鍍銅以填滿通孔313和溝槽312 ；最后采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝(chemical mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP)進(jìn)行平坦化處理。其中，采用化學(xué)氣相工藝(chemical vapor exposition，簡(jiǎn)稱CVD)淀積SiO2或其他材質(zhì)形成第一介電層302和第二介電層307。進(jìn)一步的，采用化學(xué)氣相工藝淀積SiN、SiC、SiCN等形成介電阻擋層301和介電硬掩膜303。進(jìn)一步的，采用物理氣相工藝(physical vapor exposition，簡(jiǎn)稱PVD)或化學(xué)氣相工藝淀積TaN、Ta、TiN, Ti等形成金屬硬掩膜308。進(jìn)一步的，第二介電層307的厚度至少為3um。 進(jìn)一步的，上述光刻和刻蝕工藝均采用高選擇比配方。進(jìn)一步的，刻蝕第二介電層307、第一介電層302和介電阻擋層301可以采用一步刻蝕(All-in-One)工藝或分步刻蝕工藝，其中分步刻蝕工藝中可以添加濕法清洗工藝，以去除刻蝕過(guò)程中積聚的聚合物。本發(fā)明提出的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，通過(guò)在通孔上采用高刻蝕選擇比介電材料作硬掩模，溝槽上采用金屬硬掩模，進(jìn)行分步刻蝕，解決了通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制問(wèn)題，并可降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。
通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。 因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，包括以下步驟于一硅片上依次淀積介電阻擋層、第一介電層和介電硬掩膜，刻蝕所述介電硬掩膜，形成通孔形介電硬掩膜開(kāi)口；依次淀積第二介電層和金屬硬掩膜于所述第一介電層上，刻蝕所述金屬硬掩膜，形成溝槽形金屬硬掩膜開(kāi)口；以金屬硬掩膜為掩膜刻蝕所述第二介電層，形成溝槽；以介電硬掩膜為掩膜刻蝕所述第一層介電層和所述介電阻擋層，形成通孔；依次淀積金屬阻擋層和銅籽晶層，電鍍銅以填滿所述通孔和所述溝槽；最后采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行平坦化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相工藝淀積SW2形成所述第一介電層和所述第二介電層。
3.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，采用化學(xué)氣相工藝淀積SiN、SiC、SiCN形成所述介電阻擋層和所述介電硬掩膜。
4.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，采用物理氣相工藝或化學(xué)氣相工藝淀積TaN、Ta、TiN, Ti形成所述金屬硬掩膜。
5.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述第二介電層厚度至少為3um。
6.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述光刻工藝和所述刻蝕工藝采用高選擇比配方。
7.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。
8.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，刻蝕所述第二介電層先進(jìn)行部分刻蝕，然后繼續(xù)采用刻蝕工藝以形成所述溝槽。
9.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，刻蝕所述第一介電層和所述介電阻擋層時(shí)，先進(jìn)行所述第一介電層刻蝕，然后繼續(xù)刻蝕所述介電阻擋層以形成所述通孔。
10.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，刻蝕所述第二介電層、所述第一介電層和所述介電阻擋層采用一步刻蝕工藝或分步刻蝕工藝。
11.如權(quán)利要求10所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述分步刻蝕工藝中優(yōu)選的添加濕法清洗工藝。
12.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述金屬硬掩膜比所述介電硬掩膜的選擇比高。
13.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，所述介電硬掩膜采用高刻蝕選擇比介電材料。
14.如權(quán)利要求1所述的超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，其特征在于，淀積 TaN或Ta形成所述金屬阻擋層。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中的一種雙大馬士革工藝制作方法，更確切的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法。本發(fā)明超厚頂層金屬的雙大馬士革工藝制作方法，通過(guò)在通孔上采用高刻蝕選擇比介電材料作硬掩模，溝槽上采用金屬硬掩模，進(jìn)行分步刻蝕，解決了通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制問(wèn)題，并可降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102420177SQ20111016035
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡友存, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司