用于互连层结构的掩膜组件及互连层的制作方法技术

本申请公开了一种用于形成互连层结构的掩膜组件及互连层的制作方法。其中，该掩膜组件位于介质层上，且包括依次设置于介质层之上的氧化物掩膜层、非晶碳层和金属硬掩膜层。该制作方法包括：在衬底上依次形成介质层和掩膜组件，掩膜组件包括依次设置于介质层上的氧化物掩膜层、非晶碳层和金属硬掩膜层；刻蚀掩膜组件以形成开口；刻蚀开口暴露出的介质层，在介质层中形成通孔；以及在通孔中填充金属材料形成金属层。采用该掩膜组件制作形成的互连成中金属层与介质层的结合强度得以提高，进而提高了互连层的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体集成电路制作
，具体而言，涉及一种用于互连层结构 的掩膜组件及互连层的制作方法。
技术介绍
在集成电路制作的后段工艺（BEOL)中，需要在半导体器件上形成互连层，以连接 半导体器件与外部电路。互连层的制作通常包括以下步骤：首先在半导体器件上形成介质 层，然后刻蚀贯穿介质层形成通孔，最后在通孔中形成金属层。在上述刻蚀介质层形成通孔 的步骤中，为了避免介质层中的非刻蚀区受到损害，需要在介质层上形成掩膜层，然后再刻 蚀掩膜层和介质层形成通孔。其中，掩膜层通常由远离介质层方向上依次形成的黑钻石层、 二氧化硅层和氮化钛层组成。 在上述互连层的制作过程中，刻蚀介质层形成通孔后需要对通孔进行清洗，以去 除通孔内壁上的刻蚀残留物。在清洗步骤中清洗液对不同材料的腐蚀速率不同，清洗液对 黑钻石的腐蚀速率明显大于其对二氧化硅层的腐蚀速度，当将二氧化硅层清洗干净时，通 孔中由黑钻石层所形成的内壁处会产生明显的凹口。这个明显凹口的形成，一方面减弱了 掩膜层与介质层之间的结合力，使得掩膜层容易产生松动。另一方面，在在后续向通孔中形 成金属层的步骤中，这个明显凹口使得金属层的侧壁与通孔的内壁无法完全贴合，这就导 致金属层与介质层的粘结强度变差，进而影响互连层的稳定性。目前，针对上述问题还没有 有效的解决方法。
技术实现思路
本申请旨在提供一种，以提高互 连层的稳定性。 为了实现上述目的，本申请提供了一种用于形成互连层结构的掩膜组件，掩膜组 件位于介质层上，该掩膜组件包括依次设置于介质层上的氧化物掩膜层、非晶碳层和金属 硬掩膜层。 进一步地，非晶碳层和金属硬掩膜层的厚度比为1:0. 8~1. 2。 进一步地，在非晶碳层和金属硬掩膜层之间进一步设置有粘附层。 进一步地，粘附层的厚度为非晶碳层厚度的1/5~1/3。 进一步地，在金属硬掩膜层上进一步设置有保护层。 进一步地，氧化物掩膜层选自黑钻石、SiOC和SiO2中的任一种或多种；金属硬掩 膜层选自TiN和/或TaN。 本申请还提供了一种互连层的制作方法，该制作方法包括：在衬底上依次形成介 质层和掩膜组件，掩膜组件包括依次设置于介质层上的氧化物掩膜层、非晶碳层和金属硬 掩膜层；刻蚀掩膜组件以形成开口；刻蚀开口暴露出的介质层，在介质层中形成通孔；以及 在通孔中填充金属材料形成金属层。 进一步地，形成开口的方法包括：依次刻蚀金属硬掩膜层、非晶碳层以及氧化物掩 膜层，形成预开口；进一步刻蚀预开口侧壁上的部分非晶碳层和部分氧化物掩膜层，使预开 口底部宽度增加；回蚀金属硬掩膜层和非晶碳层，以形成侧壁与介质层的表面垂直的开口。 进一步地，在形成掩膜组件的步骤中，形成包括依次设置于介质层上保护层、金属 硬掩膜层、粘附层、非晶碳层以及氧化物掩膜层；形成预开口的步骤中，依次刻蚀保护层、金 属硬掩膜层、粘附层、非晶碳层以及氧化物掩膜层，形成预开口；形成开口的步骤中，回蚀保 护层、金属硬掩膜层、粘附层和非晶碳层，以形成开口。 进一步地，在形成介质层后，对介质层的上表面进行碳掺杂处理，以在介质层中形 成碳掺杂区。 进一步地，在碳掺杂处理的步骤中，以C2H2或C 2H4为反应气体，反应气体的流量为 1000~3000sccm，腔室内压力为0· 5~lOtorr，溅射功率为100~2000w，反应时间为1~ IOs0 进一步地，形成非晶碳层的步骤中，以C2H2或C 2H4为反应气体，反应气体的流量为 1000~3000sccm，腔室内压力为0· 5~lOtorr，溅射功率为100~2000w，反应时间为5~ IOOs0 进一步地，去除预开口侧壁上的部分非晶碳层的工艺为氧等离子体工艺。 应用本申请的技术方案，该掩膜组件包括依次设置于互连层中介质层之上的氧化 物掩膜层、非晶碳层和金属硬掩膜层。在采用该掩膜组件制作互连层的过程中，由于该掩膜 组件中非晶碳层的刻蚀速率大于氧化物掩膜层的刻蚀速率，因此刻蚀该掩膜组件会使得非 晶碳层的横截面（平行于介质层的表面）面积小于氧化物掩膜层的横截面（平行于介质层 的表面）面积。因此，在清洗通孔的步骤中，不会在氧化物掩膜层的侧壁上产生凹口，从而 提高了金属层与介质层的结合强度，进而提高了互连层的稳定性。【附图说明】 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示 意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中： 图1示出了根据本申请实施方式所提供的用于互连层结构的掩膜组件的剖面结 构示意图； 图2示出了根据本申请实施方式所提供的互连层的制作方法的流程示意图； 图3示出了在本申请实施方式所提供互连层的制作方法中，在衬底上依次形成介 质层和包括氧化物掩膜层、非晶碳层和金属硬掩膜层的掩膜组件后的基体的剖面结构示意 图； 图4示出了在本申请实施方式所提供互连层的制作方法中，在衬底上依次形成介 质层和括保护层、金属硬掩膜层、粘附层、非晶碳层以及氧化物掩膜层的掩膜组件后的基体 的剖面结构示意图； 图5示出了刻蚀图4所示的保护层、金属硬掩膜层、粘附层、非晶碳层以及部分氧 化物掩膜层，形成预开口后的基体的剖面结构示意图； 图6示出了去除图5所示的预开口侧壁上的部分非晶碳层后的基体的剖面结构示 意图； 图7示出了回蚀图6所示的金属硬掩膜层形成开口后的基体的剖面结构示意图； 图8示出了刻蚀图7所示的开口下方的氧化物掩膜层和介质层，在介质层中形成 通孔后的基体的剖面结构示意图；以及 图9示出了在图8所示的通孔中填充形成金属层后的基体的剖面结构示意图。【具体实施方式】 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件或构造下 方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在……上方"可以包括"在……上方" 和"在……下方"两种方当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成互连层结构的掩膜组件，所述掩膜组件位于介质层上，其特征在于，该掩膜组件包括依次设置于所述介质层上的氧化物掩膜层、非晶碳层和金属硬掩膜层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31