[发明专利]双镶嵌结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，尤其涉及双镶嵌结构的制作方法。

背景技术

随着半导体器件制作技术的飞速发展，半导体器件已经具有深亚微米结构。由于集成电路中所含器件的数量不断增加，器件的尺寸也因集成度的提升而不断地缩小，器件之间的高性能、高密度连接不仅在单个互连层中进行，而且要在多层之间进行互连。因此，通常提供多层互连结构，其中多个互连层互相堆叠，并且层间绝缘膜置于其间，用于连接半导体器件。特别是利用双镶嵌(dual-damascene)工艺形成的多层互连结构，其预先在层间绝缘膜中形成沟槽(trench)和接触孔(via)，然后用导电材料填充所述沟槽和接触孔。例如申请号为02106882.8的中国专利申请文件提供的双镶嵌结构制作工艺，因为双镶嵌结构能避免重叠误差以及解决习知金属工艺的限制，双镶嵌工艺便被广泛地应用在半导体制作过程中而提升器件可靠度。因此，双镶嵌工艺已成为现今金属导线连结技术的主流。

现有制作双镶嵌结构的方法参考图1至图4。如图1所示，提供半导体衬底100，在半导体衬底100上形成有金属布线层102；在金属布线层102上形成覆盖层104；在覆盖层104上形成层间绝缘层106(inter-layer dielectrics；ILD)，所述层间绝缘层106的材料是未掺杂的硅玻璃(Un-doped Silicate Glass；USG)或其它低介电常数材料等。所述覆盖层104可防止金属布线层102扩散到层间绝缘层102中，亦可防止刻蚀过程中金属布线层102被刻蚀。

之后，在层间绝缘层106上形成阻挡层108，所述阻挡层108的作用在于后续光刻胶曝光显影过程中避免光线透过，随后，在阻挡层108上形成第一光刻胶层110，经过曝光显影工艺，在第一光刻胶层110上形成开口，开口位置对应后续需要形成双镶嵌结构中的接触孔；随后以第一光刻胶层110为掩膜，刻蚀阻挡层108、层间绝缘层106直至暴露出覆盖层104，形成接触孔112。

参考附图2所示，灰化法去除第一光刻胶层110，其中灰化温度为250℃；在阻挡层108上以及接触孔112中形成覆盖层间绝缘层106的底部抗反射层(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)114。用回蚀法刻蚀底部抗反射层114，直至完全去除阻挡层108上的底部抗反射层114，并保留接触孔112内的部分底部抗反射层114，其中留在接触孔112内的底部抗反射层114的厚度应该保证在随后刻蚀形成双镶嵌结构的工艺过程中避免覆盖层104被刻蚀穿。

如图3所示，在阻挡层108上形成第二光刻胶层116，并通过曝光、显影在第二光刻胶层116上形成与后续沟槽对应的开口，开口的宽度大于接触孔112的宽度。以第二光刻胶层116为掩膜，刻蚀阻挡层108以及层间绝缘层106，形成沟槽118。

参考附图4所示，灰化法去除第二光刻胶层116和接触孔112内的底部抗反射层114，其中灰化温度为250℃；然后再用湿法刻法去除残留的第二光刻胶层116；沿接触孔112刻蚀覆盖层104，直至暴露出金属布线层102，形成双镶嵌结构。

现有形成双镶嵌结构的步骤繁琐，并且用灰化法移除光刻胶层和底部抗反射层时，由于温度较高，会对金属布线层产生氧化，进而降低金属布线层的电性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种双镶嵌结构的制作方法，改善形成双镶嵌结构步骤繁琐的问题。

为解决上述问题，本发明一种双镶嵌结构的制作方法，包括下列步骤：在半导体衬底上依次形成金属布线层、覆盖层、层间绝缘层、阻挡层和第一光刻胶层；图形化第一光刻胶层后，以第一光刻胶层为掩膜，刻蚀阻挡层、层间绝缘层和覆盖层至露出金属布线层，形成接触孔；去除第一光刻胶层后，在接触孔内以及阻挡层上形成底部抗反射层；刻蚀底部抗反射层，直至阻挡层上的底部抗反射层被完全去除，接触孔内的底部抗反射层的厚度能在后续刻蚀过程中保护金属布线层；在阻挡层上形成第二光刻胶层；图形化第二光刻胶层后，以第二光刻胶层为掩膜，刻蚀阻挡层和层间绝缘层，形成沟槽，所述沟槽的位置与接触孔的位置对应并连通；去除第二光刻胶层和接触孔内的底部抗反射层，形成双镶嵌结构。

可选的，用干法刻蚀法刻蚀阻挡层、层间绝缘层和覆盖层。