[发明专利]具有超厚顶层金属的集成电路的制作方法及集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及具有超厚顶层金属的集成电路的制作方法及具有超厚顶层金属的集成电路。 

背景技术

随着半导体集成电路特征尺寸的持续减小，后段互连电阻电容(Resistor Capacitor，简称RC)延迟呈现显著增加的趋势，而为了减少后段互连RC延迟，铜互连取代铝互连成为主流工艺。由于铜互连线的制作方法不能像铝互连线那样通过刻蚀金属层而形成，因此铜大马士革镶嵌工艺成为铜互连线的制作的标准方法。铜大马士革的工艺包括：在平面基板上沉积一介电层；通过光刻和刻蚀工艺在介电层中形成镶嵌的通孔和沟槽；沉积金属阻挡层和铜籽晶层；电镀金属铜填满介电层中通孔和沟槽；化学机械研磨平坦化去除介电层上多余金属，形成平面铜互连。 

由于金属铜与介电层热膨胀系数差异大，铜互连金属层的制作过程中形成的应力会引起基板的翘曲变形，随着金属层厚度增加，应力增加，基板变形也随之增加。特别是对于超厚顶层金属(UTM)的制造，顶层金属厚度会达3um或以上，基板会形成非常严重的翘曲变形。基板严重翘曲变形可能会造成基板在后续制程中报废，例如，变形的基板会影响光刻的精确度；或者基板无法被后续机台载入；或者基板在机台载入传输过程中无法吸附导致掉落摔碎，或者由于基板应力过大而开裂。另外，基板严重翘曲变形也会影响到基板的封装。总而言之，基板的翘曲变形给集成电路制造带来相当大的困难，严重影响产品良率。 

为了改善超厚顶层金属对基板翘曲变形的影响有两种方式：一种方式是去除超厚顶层金属层中的冗余金属，通过降低金属图形的密度来降低金属铜引起的应力，这种方式能够在一定程度上减轻基板翘曲变形，然而这种方式会恶化化学机械研磨工艺；另一种方式是增加一块单独冗余金属光掩模版制作浅冗余金属，通过降低冗余金属厚度来改善基板翘曲变形，该种方式虽然不会恶化化学机械研磨工艺，但这需要增加光刻刻蚀工艺步骤，工艺复杂， 生产成本高。 

因此，对于具有超厚顶层金属的集成电路，在不影响化学机械研磨(CMP)工艺，并且不增加工艺步骤的基础上，如何改善超厚顶层金属对基板翘曲变形的影响是集成电路领域所面临的亟待解决的技术问题。 

发明内容

本发明提出一种具有超厚顶层金属的集成电路的制作方法，其在不影响化学机械研磨工艺，并且不增加工艺步骤的基础上，能够改善超厚顶层金属对基板翘曲变形的影响。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

本发明的具有超厚顶层金属的集成电路的制作方法，包括如下步骤： 

S1、在半导体基板的金属层上依次沉积刻蚀阻挡层、介电层和介电硬掩模层； 

S2、在所述介电硬掩模层上旋涂第一光刻胶层，通过金属层光掩模版光刻形成沟槽图形； 

S3、沿着所述沟槽图形向下刻蚀所述介电硬掩模层和部分刻蚀所述介电层，形成深度为20,000-40,000A的沟槽；然后，去除所述第一光刻胶层的剩余部分； 

S4、在所述介电硬掩模层旋涂第二光刻胶层，通过通孔光掩模版光刻形成通孔图形和冗余沟槽图形，其中所述通孔图形位于所述半导体基板的金属层内的铜互连线上方区域； 

S5、沿着所述通孔图形和冗余沟槽图形向下刻蚀所述介电层，通孔刻蚀至所述刻蚀阻挡层上表面；去除所述第二光刻胶层的剩余部分；继续刻蚀打开通孔底部所述刻蚀阻挡层，露出所述铜互连线，形成通孔和冗余沟槽； 

S6、金属化超厚顶层金属层：分别在所述通孔、所述沟槽和所述冗余沟槽内壁上沉积金属阻挡层和铜籽晶层；然后分别在所述通孔、所述沟槽和所述冗余沟槽内电镀填充金属铜；化学机械研磨平坦化，研磨至所述介电层去除多余金属，最终形成具有超厚互连线金属、互连通孔和浅冗余金属的超厚顶层金属层双大马士革结构。 

本发明的另一种具有超厚顶层金属的集成电路的制作方法，包括如下步骤： 

S1、在半导体基板的金属层上依次沉积刻蚀阻挡层和介电层； 

S2、在所述介电层上旋涂第一光刻胶层，通过金属层光掩模版光刻形成沟槽图形； 

S3、沿着所述沟槽图形向下部分刻蚀所述介电层，形成深度为20,000-40,000A的沟槽；然后，去除所述第一光刻胶层的剩余部分； 

S4、在所述介电层旋涂第二光刻胶层，通过通孔光掩模版光刻形成通孔图形和冗余沟槽图形，其中所述通孔图形位于所述半导体基板的金属层内的铜互连线上方区域；