[发明专利]一种大马士革结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造工艺技术领域，涉及一种大马士革结构的制作方法。

背景技术

随着集成电路工艺的不断发展和进步，半导体制程关键尺寸的不断缩小，芯片上互连线的截面积和线间距离持续下降。增加的互连线电阻R和寄生电容C使互联线的时间常数RC大幅度提高。于是互联线的时间常数RC在集成电路延迟总所占的比例越来越大，成为限制互连速度的主要原因。在0.13um制程以上，半导体通常采用铝作为后道连线的金属材料。而进入到90nm及其以下制程时，随着互连线层数和长度的迅速增加以及互连宽度的减小，Al连线的电阻增加，导致互连时间延迟，信号衰减及串扰增加，同时电迁移和应力效应加剧，严重影响了电路的可靠性。而金属铜具有更小的电阻率和电迁移率，因此，铜成为深亚微米时代的后道金属的首选金属材料。

传统的集成电路的金属连线是以金属层的刻蚀方式来制作金属导线的，然后进行介电层的填充、介电层的化学机械抛光，重复上述工序，进而成功进行多层金属叠加。但是由于铜的干法刻蚀较为困难，刻蚀的残留物无法抽吸，所以必须采用新的镶嵌技术大马士革工艺完成铜线互连。大马士革工艺是首先在介电层上刻蚀金属导线槽，然后填充金属，再对金属进行机械抛光，重复上述工序，进而进行多层金属叠加。大马士革结构一般有两种，单大马士革结构和双大马士革结构。单大马士革结构比较简单，仅仅是介电层刻蚀和金属填充。双大马士革结构则是将通孔以及金属导线结合在一起，如此只需要一步金属填充。

目前常用的大马士革结构的制作方法如图1所示，图1是常用的大马士革结构的制作方法的工艺流程图，其包括步骤如下：

步骤S1：在衬底上依次淀积介质阻挡层氮化膜和介质层，介质层的结构从下往上依次为通孔介质膜、中间停止层氮化膜、沟槽介质膜；

步骤S2：在沟槽介质膜上涂布第一光刻胶，经曝光、光刻，在第一光刻胶上形成通孔刻蚀图形；

步骤S3：经刻蚀和去胶，利用通孔刻蚀图形图案化介质层，在介质层上形成通孔；

步骤S4：在通孔中涂布BAC抗蚀层；

步骤S5：在沟槽介质膜上涂布第二光刻胶，经曝光、显影和光刻，在第二光刻胶上形成沟槽刻蚀图形；

步骤S6：采用等离子干刻蚀法刻蚀通孔中的BAC抗蚀层；

步骤S7：经刻蚀和去胶，用沟槽刻蚀图形刻蚀沟槽介质膜，在沟槽介质膜上形成沟槽；

步骤S8：采用等离子干刻蚀法刻蚀暴露在沟槽底部的中间停止层氮化膜和通孔底部的介质阻挡层氮化膜；

步骤S9：在通孔和沟槽内填充金属，并采用化学机械平坦化法将介质层表面的多余的金属去除。

在上述常用的大马士革结构的制作方法的工艺步骤中，为了确保沟槽刻蚀的深度的准确性，往往会在通孔介质膜和沟槽介质膜中间加一层薄的中间停止层氮化膜，作为沟槽刻蚀的停止层；由于沟槽加通孔深度较大，为了减小阶梯高度差，确保光刻的对准性，往往会在光刻胶涂布之前，先涂布一层抗蚀层BAC层，减小阶梯高度差，使得光刻图形更加精确。从上述方法可以看出，由于使用BAC减小阶梯高度差来满足光刻的对准的要求，必须在用沟槽刻蚀图形图案化沟槽介质膜之前把通孔内的BAC刻蚀掉，以便打开沟槽刻蚀窗口，一方面刻蚀需要调整好通孔介质膜和沟槽介质膜两者与BAC抗蚀层之间的选择比，防止通孔中的BAC全被刻蚀掉的同时损伤到下层互联层；另一方面如果光刻异常需要返工时，需要把整个光刻胶以及BAC去除再重新涂布，既使得工艺变得复杂繁琐，而且通孔里的BAC是否清除干净成为影响光刻返工的问题。

因此，急需找到一种材料替代BAC作为抗蚀层材料，简化刻蚀工艺，避免光刻返工困难的问题。

发明内容

本发明的主要目的为，针对上述问题，提出了一种大马士革结构的制作方法，使用氮化膜替代BAC来减小阶梯高度差，解决光刻返工困难的复杂问题，降低工艺成本，提高工艺控制度，从而提高生产效率。

为达到上述目的，本发明提供一种大马士革结构的制作方法，所述的方法包括如下步骤：

步骤S1：在衬底上依次淀积介质阻挡层氮化膜和介质层，所述的介质层的结构从下往上依次为通孔介质膜、中间停止层氮化膜、沟槽介质膜；

步骤S2：在所述的介质层表面上涂布第一光刻胶，经曝光和显影，在所述的第一光刻胶上形成通孔刻蚀图形；

步骤S3：经刻蚀和去胶，利用所述的通孔刻蚀图形刻蚀所述的介质层，在所述的介质层上形成通孔；

步骤S4：在所述的通孔中淀积氮化膜，形成通孔氮化膜；