本发明专利技术提供一种制作用于形成双大马士革结构的半导体器件结构的方法，包括：提供前端器件结构；在金属间介电层的表面上依次形成第一金属层、蚀刻停止层、第二金属层和具有第一开口图案的第一光致抗蚀剂层；进行第一蚀刻，直至露出蚀刻停止层的表面；去除第一光致抗蚀剂层；形成底部抗反射层；形成具有第二开口图案的第二光致抗蚀剂层，第二开口图案位于第二金属层中的开口的正上方；进行第二蚀刻，直至露出金属间介电层的表面；去除第二光致抗蚀剂层和底部抗反射层；以及进行第三蚀刻，直至露出前端器件结构的表面。该方法能够提高BARC填充的质量并且避免回蚀BARC时间过长对CD造成不良影响等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，且具体而言，涉及一种用于制作用于形成双大马士革(dual-damascene)结构的半导体器件结构的方法。
技术介绍
随着集成电路的半导体器件的高度集成化，芯片的表面已经无法提供足够的面积用以制作互连结构。为了满足互连结构随互补型金属-氧化物-半导体场效应晶体管 (CMOS)器件尺寸缩小而日益增长的要求，集成电路的制造工艺不得不采用双大马士革工艺。而且，目前在深亚微米工艺中使用具有三维结构的多级互连结构，并且使用金属间介电层(IMD)来使各互连结构彼此绝缘性分离。具体而言，双大马士革工艺是指在同一层IMD 中既形成通孔又形成沟槽，这样只需一道金属填充步骤，从而能够简化工艺。目前，形成双大马士革结构的方法主要包括先沟槽(trench-first)方案和先通孔(via-first)方案。在双大马士革工艺中，通常需要较厚的光致抗蚀剂层(PR)以避免其在蚀刻过程中全部消耗尽。然而，随着半导体关键尺寸缩小到32nm以下，在曝光显影时，由于所采用的光源的波长较短，受聚焦深度(DOF)的限制，从而无法将掩模版(reticle)上的图案正确地转移至较厚的PR。因而，近来在双大马士革工艺中开始使用硬掩膜层。下面，参照图IA至1H，以先通孔方案为例来说明传统工艺中用于制作双大马士革结构的方法。图IA至IH是示出了传统工艺中用于制作双大马士革结构的方法的示意性剖面图。首先，如图IA中所示，提供前端器件结构100，所述前端器件结构100的部分表面为金属互连布线101，并且在所述前端器件结构100的表面上依次形成有蚀刻停止层102和 IMD 103。其中，所述IMD 103中形成有通孔104，并且所述IMD 103的表面上还留有形成通孔104时所使用的硬掩膜层105。例如，硬掩膜层105可以由LTO或Si-ARC等构成，且IMD 103可以由诸如黑钻(BD)这类低介电常数(低k)材料构成。接着，如图IB中所示，在硬掩膜层105的表面上以及通孔104中形成底部抗反射层(BARC)106。然后，如图IC中所示，在BARC 106的表面上形成I3R 107，并且通过曝光和显影工艺使其具有沟槽图案108。接着，如图ID中所示，以具有沟槽图案108的ra 107作为掩膜，对BARC 106进行回蚀(etch back)，以将沟槽图案108转移至所述BARC 106。此时，由于PR 107与BARC 106的构成材料都是有机材料且回蚀所采用的蚀刻气体对两者的蚀刻选择比较差，因而在蚀刻BARC 106的同时，PR 107的一部分也会被蚀刻消耗掉。然后，以ra 107和BARC 106作为掩膜，蚀刻硬掩膜层105，以将沟槽图案108转移至所述硬掩膜层105，之后，通过等离子体灰化处理去除剩余的ra 107和BARC 106，从而得到如图IE中所示的剖面结构。接着，以硬掩膜层105作为掩膜，蚀刻IMD 103，以在其中形成沟槽109，如图IF中所示。此时，硬掩膜层105也被蚀刻消耗掉。然后，如图IG中所示，去除通孔内的蚀刻停止层102，以使后续工艺填充的互连金属与金属互连布线101电性连接，并且通过等离子体灰化处理去除残留在通孔内的聚合物。最后，通过溅射沉积金属层并对其进行化学机械抛光(CMP)，从而形成如图IH中所示的双大马士革结构。然而，如以上所述，由于在先通孔方案中需要对通孔104中的BARC106进行较长时间的回蚀，因而容易对沟槽的关键尺寸(CD)产生不良影响，致使所制作的双大马士革结构中沟槽的剖面形貌不佳，并且在去除BARC 106的过程中，容易对IMD 103造成损伤，使其k 值增加，从而导致最终形成的半导体器件的整体电学性能变差。而且，随着CD不断缩小，通孔的深宽比(aspect ratio)增大，填充BARC时容易在其中产生空洞。此外，如果采用先沟槽方案，使用ra作为掩膜来形成通孔，同样需要较厚的pr，工艺窗口会随着CD的缩小而变小，从而导致工艺过程难以良好控制。鉴于上述原因，迫切需要一种制作双大马士革结构的方法，期望该方法能够克服上述传统工艺的缺陷，并且能够容易与传统CMOS工艺兼容。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。根据本专利技术的一个方面，提供一种，包括提供前端器件结构，在所述前端器件结构的表面上形成有金属间介电层； 在所述金属间介电层的表面上依次形成第一金属层、蚀刻停止层、第二金属层和具有第一开口图案的第一光致抗蚀剂层；以所述第一光致抗蚀剂层作为掩膜，对所述第二金属层进行第一蚀刻，直至露出所述蚀刻停止层的表面，以在所述第二金属层中形成由所述第一开口图案定义的开口 ；去除所述第一光致抗蚀剂层；在所述第二金属层的表面上以及所述第二金属层中的所述开口中，形成底部抗反射层；在所述底部抗反射层的表面上形成具有第二开口图案的第二光致抗蚀剂层，所述第二开口图案位于所述第二金属层中的所述开口的正上方；以所述第二光致抗蚀剂层作为掩膜，进行第二蚀刻，直至露出所述金属间介电层的表面；去除所述第二光致抗蚀剂层和所述底部抗反射层；以及以所述第二金属层作为掩膜，对所述蚀刻停止层、所述第一金属层和所述金属间介电层进行第三蚀刻，直至露出所述前端器件结构的表面。优选地，由所述第二开口图案定义的开口小于由所述第一开口图案定义的开口， 且所述第二蚀刻包括对所述底部抗反射层、所述蚀刻停止层和所述第一金属层进行蚀刻， 以在所述第一金属层中形成由所述第二开口图案定义的开口。优选地，由所述第二开口图案定义的开口大于由所述第一开口图案定义的开口， 且所述第二蚀刻包括对所述底部抗反射层、所述第二金属层、所述蚀刻停止层和所述第一金属层进行蚀刻，以在所述第一金属层中形成由所述第一开口定义的开口且在所述第二金属层中形成由所述第二开口图案定义的开口。优选地，所述第一金属层和所述第二金属层的构成材料选自Ti、Ta、W、Al、Ni、Zr、 Cu、Pt、Au、Ag以及它们的氧化物、氮化物和硅化物中的至少一种。优选地，所述第一金属层和所述第二金属层是通过溅射法而形成的。优选地，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度各自为50 500埃。优选地，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度相同或不同。优选地，蚀刻所述第一金属层和所述第二金属层所采用的气体为包含卤族气体的混合气体。优选地，所述包含卤族气体的混合气体是含有Cl2和BCl3的混合气体。优选地，所述蚀刻停止层的厚度为20 500埃。优选地，所述蚀刻停止层的构成材料选自Si02、SiN, SiON, SiC、SiCN和低k材料中的至少一种。优选地，蚀刻所述蚀刻停止层和所述金属间介电层所采用的气体为包含氟基气体的混合气体。优选地，所述包含氟基气体的混合气体含有CF4、CHF3、CH2F2和C2F6中的至少一种。优选地，所述包含氟基气体的混合气体含有Ar和02。优选地，所述底部抗反射层的厚度为300 1500埃。优选地，去除所述底部抗反射层所采用的气体选自由队和吐组成的混合气体、O2 和(X)2中的至少一种。根本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：洪中山，
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：
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