[发明专利]一种超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体制造领域中的一种双大马士革工艺制作方法，更确切的说，本发明涉及一种超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法。

背景技术

目前，半导体制造领域中超厚顶层金属的制造，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，如图1a-e所示，顶层通孔方法即在一硅片1上淀积介电阻挡层101和介电层102，旋涂光刻胶103并光刻形成通孔图案104，干法刻蚀通孔图案104形成通孔105并灰化去除光刻胶103；淀积金属阻挡层106和铜籽晶层107，电镀铜以填满通孔105，利用化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP）以去除多余金属；如图1f-j所示，超厚顶层金属方法即在通孔105上依次淀积第二介电阻挡层108和第二介电层109，旋涂光刻胶110于第二介电层109上，光刻形成沟槽图案111；干法刻蚀沟槽图案111以形成沟槽112，并灰化去除光刻胶110，淀积金属阻挡层113和铜籽晶层114，电镀铜以填满沟槽112，最后利用CMP工艺去除多余金属；上述方法虽然能解决通孔高深宽比的问题，但相应会增加制造工艺步骤，延长生产周期。

如果采用传统先通孔（Via）后沟槽（Trench）双大马士革制造工艺，即如图2a-h所示，在一硅片2上依次淀积介电阻挡层201、第一介电层202、中间介电阻挡层203和第二介电层204，其中上述的中间介电阻挡层203可以不添加；旋涂光刻胶205于第二介电层204上，光刻形成通孔图案206，干法刻蚀通孔图案206以形成通孔207，并灰化去除光刻胶205，旋涂底部抗反射涂层208（bottom antireflective coating ，简称BARC）以填充通孔207，回刻BARC，旋涂光刻胶209光刻以形成沟槽图案210，干法刻蚀沟槽图案210以形成沟槽211，并灰化去除剩余光刻胶和BARC，进一步刻蚀打开通孔207，淀积金属阻挡层212和铜籽晶层213，电镀铜以填满通孔207和沟槽211，最后利用CMP工艺去除多余金属；在干法刻蚀通孔图案206以形成通孔207时，由于沟槽深度达3um以上，通孔的深宽比超过10：1，目前的刻蚀工艺很难实现这一步骤。

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：US7297629），虽然可以解决先通孔方法通孔刻蚀高深宽比的问题，但这种方法很难控制通孔尺寸。

还有一种方法通孔和沟槽分别使用高选择比介电材料作为硬掩模制作双大马士革结构（专利：US7452806）；其通孔使用高选择比介电掩模层，而沟槽仍采用光阻作为掩模。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，包括以下步骤：

于一硅片上依次淀积介电阻挡层、第一介电层和介电硬掩膜，刻蚀所述介电硬掩膜，形成通孔形介电硬掩膜开口；

依次淀积第二介电层和金属硬掩膜于所述第一介电层上，刻蚀所述金属硬掩膜，形成沟槽形金属硬掩膜开口；

以金属硬掩膜为掩膜刻蚀所述第二介电层，形成沟槽；以介电硬掩膜为掩膜刻蚀所述第一层介电层和所述介电阻挡层，形成通孔；

依次淀积金属阻挡层和铜籽晶层，电镀铜以填满所述通孔和所述沟槽；最后采用化学机械研磨工艺进行平坦化处理。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，采用化学气相工艺淀积SiO₂形成所述第一介电层和所述第二介电层。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，采用化学气相工艺淀积SiN、SiC、SiCN形成所述介电阻挡层和所述介电硬掩膜。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，采用物理气相工艺或化学气相工艺淀积TaN、Ta、TiN、Ti形成所述金属硬掩膜。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，所述第二介电层厚度至少为3um。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，所述光刻工艺和所述刻蚀工艺采用高选择比配方。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，所述刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，刻蚀所述第二介电层先进行部分刻蚀，然后继续采用刻蚀工艺以形成所述沟槽。

上述的超厚顶层金属的双大马士革工艺制作方法，其中，刻蚀所述第一介电层和所述介电阻挡层时，先进行所述第一介电层刻蚀，然后继续刻蚀所述介电阻挡层以形成所述通孔。