[发明专利]用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及一种双大马士革工艺，尤其涉及一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺。

背景技术

对于超厚顶层金属的制造，如果使用传统先通孔（Via）后沟槽（Trench）双大马士革制造工艺，通常沟槽深度达3um或以上，通孔的深宽比超过10：1，目前的刻蚀工艺很难实现。

目前业界常用方法是用单大马士革工艺分别做顶层通孔和超厚顶层金属。这解决了通孔高深宽比的问题，但这会增加制造工艺步骤，延长生产周期。

现有技术中的工艺步骤为：介电层淀积，其中，介电阻挡层: SIN，介电层：SiO2；旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；干法刻蚀通孔，灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层（TaN/Ta）和铜籽晶层；电镀铜填满通孔；化学机械研磨（CMP）去除多余金属；在通孔上，介电层淀积，其中，介电阻挡层: SIN介电层：SiO2；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽，灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层（TaN/Ta）和铜籽晶层；电镀铜填满沟槽；化学机械研磨（CMP）去除多余金属。

目前业界常用方法是用单大马士革工艺分别做顶层通孔和超厚顶层金属。这解决了通孔高深宽比的问题，但这会增加制造工艺步骤，延长生产周期。

另一种方法是用先部分通孔后沟槽双大马士革制造工艺（专利： US 7297629），但这种方法很难控制通孔尺寸。

发明内容

本发明公开了一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，用以解决现有技术中无法在不增加工艺步骤、延长工艺周期的前提下达到控制通孔刻蚀高深宽比和通孔尺寸控制的问题。

本发明的上述目的是通过一下技术方案实现的：

一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在硅片的已完成的前层金属层上依次淀积一介电阻挡层、一第一介电层、一中间介电阻挡层和一第二介电层；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽至第一介电层，去除光刻胶；淀积金属硬掩模，作为通孔刻蚀硬掩模；旋涂底部抗反射涂层填满沟槽；回刻底部抗反射涂层至沟槽内；旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；进行干法刻蚀，打开金属硬掩模，去除剩余光阻和底部抗反射涂层；进行干法刻蚀，形成通孔；淀积金属阻挡层和铜籽晶层；电镀铜填满通孔和沟槽；进行化学机械研磨，去除多余金属。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述第一介电层与所述第二介电层均通过沉淀二氧化硅形成的。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述介电阻挡层和所述中间介电阻挡层均通过沉淀氮化硅形成的。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述第二介电层的厚度大于等于3微米。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述通孔的具体形成过程为：在通孔图形形成后，通过干法刻蚀，打开金属硬掩模，并去除光刻胶和底部抗反射涂层；再次干法刻蚀，通过金属硬掩模刻蚀形成通孔。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述干法刻蚀，形成通孔的工艺步骤中，所述通孔穿过所述第一介电层与所述介电阻挡层止于所述硅片的已完成的前层金属层上。

如上所属的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述化学机械研磨，去除多余金属的工艺步骤中包括去除金属硬掩模。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在通过干法刻蚀，形成沟槽后，通过化学气象沉淀工艺形成金属硬掩模。

如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在通过干法刻蚀，形成沟槽后，通过物理气相沉淀工艺形成金属硬掩模。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中无法在不增加工艺步骤、延长工艺周期的前提下达到控制通孔刻蚀高深宽比和通孔尺寸控制的问题，通过先沟槽后通孔并使用金属掩膜的双大马士革制造工艺有效的对通孔高深比和通孔尺寸控制进行控制，并且采用本发明的技术方案还能够达到降低生产成本，缩短生产周期的效果。

附图说明

图1~图11是本发明用于超厚金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺的步骤图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其中，