双大马士革工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种双大马士革工艺方法，包括步骤：步骤一、提供一形成有底层金属层的半导体衬底；步骤二、形成NDC层；步骤三、形成第一层间膜和沟槽刻蚀停止层；步骤四、形成第一光刻胶图形定义出通孔的形成区域并对沟槽刻蚀停止层进行不刻穿的第一次刻蚀并形成第一凹槽；步骤五、去除第一光刻胶图形并形成第二层间膜；步骤六、形成第二光刻胶图形定义出顶层金属层沟槽的形成区域，进行第二次刻蚀得到顶层金属层沟槽；步骤七、将第一凹槽的底部的刻穿接着对第一凹槽底部的第一层间膜和NDC层进行刻蚀形成通孔。本发明专利技术能简化工艺流程，节省工艺成本和工艺时间；能消除光刻胶的光刻和刻蚀所带来的篱笆缺陷。

Double Damascus process

The invention discloses a double Damascus process method, which comprises the following steps: step 1, providing a semiconductor substrate with a bottom metal layer; step 2, forming a NDC layer; step 3, forming a first interlayer film and a groove etching stop layer; step 4, forming a first photoresist pattern, defining the forming area of the through hole and forming the through hole. The groove stopping layer is etched for the first time without penetration and forms the first groove; Step 5. Remove the first photoresist pattern and form the second interlayer film; Step 6. Form the second photoresist pattern to define the forming area of the top metal layer groove, and carry out the second etching to get the top metal layer groove; Step 7. The etching of the bottom of the first groove is followed by etching the first interlayer film and the NDC layer at the bottom of the first groove to form a through hole. The invention can simplify the process flow, save the process cost and process time, and eliminate the fence defects caused by photoresist lithography and etching.

【技术实现步骤摘要】
双大马士革工艺方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种双大马士革(DualDamsecene,DD)工艺方法。
技术介绍
如图1A至图1F所示，是现有方法各步骤中的器件结构图，现有双大马士革工艺方法包括如下步骤：步骤一、如图1A所示，提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有底层金属层101，所述底层金属层101之间隔离有底层介质膜102。所述半导体衬底为硅衬底。所述底层金属层101的材料为铜。所述底层介质膜102的材料能根据需要选择氧化层或氮化层或其它低介电常数介质。步骤二、如图1A所示，形成氮掺杂碳化硅(NDopedSiC，NDC)层103，所述NDC层103作为所述底层金属层101向上扩散的阻挡层，通常厚度设置为步骤三、如图1A所示，在所述NDC层103的表面依次形成第一层间膜104、沟槽刻蚀停止层105、第二层间膜106和DARC层107。通常，所述第一层间膜104的材料为氧化膜。所述第一层间膜104采用PECVD工艺形成。所述第二层间膜106的材料为氧化膜。所述第二层间膜106采用PECVD工艺形成。所述沟槽刻蚀停止层105的材料为氮化硅。所述沟槽刻蚀停止层105的厚度为所述第一层间膜104的厚度为所述第二层间膜106的厚度为所述第一厚度为所述第二厚度为所述DARC层107的材料为SiON，厚度为步骤四、如图1A所示，进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形108，所述第一光刻胶图形108定义出通孔109的形成区域。如图1B所示，以所述第一光刻胶图形108为掩膜依次对所述第二层间膜106、所述沟槽刻蚀停止层105和所述第一层间膜104进行第一次刻蚀形成所述通孔109，所述通孔109的底部位于对应的所述底部金属层上。所述第一次刻蚀中所述NDC层103会被消耗部分厚度。步骤五、如图1B所示，去除所述第一光刻胶图形108和所述DARC层107。之后进行刻蚀阻挡层的形成，形成步骤包括：步骤51、如图1C所示，涂布光刻胶110。步骤52、如图1D所示，对光刻胶110进行回刻，回刻后光刻胶110仅填充在通孔109的底部。步骤六、如图1E所示，进行第二次光刻工艺形成第二光刻胶图形111，所述第二光刻胶图形111定义出所述顶层金属层沟槽112的形成区域。如图1F所示，以所述第一光刻胶图形108为掩膜以及以所述沟槽刻蚀停止层105为停止层对所述第二层间膜106进行第二次刻蚀得到所述顶层金属层沟槽112。步骤七、第二次刻蚀完成之后需要去除光刻胶110，之后在去除所述通孔109底部残留的所述NDC层103。最后形成由所述通孔109和所述顶层金属层沟槽112叠加而成的双大马士革结构。步骤七之后还包括在所述双大马士革结构填充金属同时形成所述通孔金属和顶部金属层，所述通孔金属实现所述顶部金属层和所述底部金属层之间的连接。由上可知，现有技术中需要采用多个步骤形成由光刻胶110组成的刻蚀阻挡层，以防止在第二次刻蚀中所述通孔109底部的所述底层金属层101被暴露，而且后续还需要在去除光刻胶110，工艺成本较高，工艺时间也较长。另外，采用光刻和刻蚀工艺形成的残留的光刻胶110的膜厚不易控制，会有篱笆缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种双大马士革工艺方法，能简化工艺流程，节省工艺成本和工艺时间；还能消除光刻胶的光刻和刻蚀所带来的篱笆缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术提供的双大马士革工艺方法包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有底层金属层，所述底层金属层之间隔离有底层介质膜。步骤二、形成NDC层。步骤三、在所述NDC层的表面依次形成第一层间膜和沟槽刻蚀停止层。步骤四、进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形，所述第一光刻胶图形定义出通孔的形成区域，以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述沟槽刻蚀停止层进行不刻穿所述沟槽刻蚀停止层的第一次刻蚀并形成位于所述沟槽刻蚀停止层中的第一凹槽。步骤五、去除所述第一光刻胶图形，在形成由所述第一凹槽的的所述沟槽刻蚀停止层表面形成第二层间膜。步骤六、进行第二次光刻工艺形成第二光刻胶图形，所述第二光刻胶图形定义出所述顶层金属层沟槽的形成区域，以所述第二光刻胶图形为掩膜以及以所述沟槽刻蚀停止层为停止层对所述第二层间膜进行第二次刻蚀得到所述顶层金属层沟槽。步骤七、进行所述沟槽刻蚀停止层的刻蚀将所述第一凹槽的底部的所述沟槽刻蚀停止层的去除，接着对所述第一凹槽底部的所述第一层间膜和所述NDC层进行刻蚀形成露出所述底层金属层表面的所述通孔，之后去除所述第二光刻胶图形并形成由所述通孔和所述顶层金属层沟槽叠加而成的双大马士革结构。进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。进一步的改进是，所述底层金属层的材料为铜。进一步的改进是，步骤四中在形成所述第一光刻胶图形之前还包括在所述沟槽刻蚀停止层的表面形成DARC层的步骤；所述DARC层在所述第一光刻胶图形去除之后去除。进一步的改进是，所述DARC层的材料为SiON。进一步的改进是，所述第一层间膜的材料为氧化膜。进一步的改进是，所述第一层间膜采用PECVD工艺形成。进一步的改进是，所述第二层间膜的材料为氧化膜。进一步的改进是，所述第二层间膜采用PECVD工艺形成。进一步的改进是，所述沟槽刻蚀停止层的材料为氮化硅。进一步的改进是，所述沟槽刻蚀停止层的厚度为进一步的改进是，所述第一层间膜的厚度为进一步的改进是，所述第二层间膜的厚度为进一步的改进是，所述NDC层的厚度为进一步的改进是，步骤七之后还包括在所述双大马士革结构填充金属同时形成所述通孔金属和顶部金属层，所述通孔金属实现所述顶部金属层和所述底部金属层之间的连接。本专利技术对NDC层顶部的介质层的沉积工艺和通孔和顶层金属层沟槽的刻蚀工艺的顺序做了特别的设置，主要是在NDC层表面形成第一层间膜和沟槽刻蚀停止层之后，先进行通孔的光刻定义即形成第一光刻胶图形，接着对通孔形成区域的沟槽刻蚀停止层进行不穿通的刻蚀形成一个凹槽即第一凹槽；形成第一凹槽之后没有再继续往下刻蚀，而是再形成第二层间膜，接着进行顶层金属层沟槽的光刻定义即形成第二光刻胶图形，接着在第二光刻胶图形的定义下并以沟槽刻蚀停止层为停止层的条件下对第二层间膜进行刻蚀形成顶层金属层沟槽；之后，再进行沟槽刻蚀停止层的刻蚀将第一凹槽的底部串通，这样就能以沟槽刻蚀停止层为掩膜对第一凹槽底部的第一层间膜和NDC层进行刻蚀形成通孔；由上可知，本专利技术的通孔的光刻定义是放置在顶层金属层沟槽的光刻定义之前，但是通孔的刻蚀工艺却是放置在顶层金属层沟槽的刻蚀之后，这样就避免了现有工艺中在进行顶层金属层沟槽的刻蚀时需要对通孔的底部进行保护的缺陷即形成刻蚀阻挡层进行保护的缺陷，所以本专利技术能避免现有方法中形成刻蚀阻挡层时所需要的工艺时间和工艺成本，工艺成本则包括了工艺原料成本和为了完成对应工艺所需要的设备成本，工艺时间也属于工艺成本的一部分；通常单独形成的刻蚀阻挡层是采用光刻胶涂布加光刻胶回刻的工艺方法形成，这样本专利技术就能同时节省光刻胶涂布和光刻胶回刻这两道工艺，从而能降低工艺成本和节省工艺时间。总之，本专利技术能简化工艺流程，节省工艺成本和工艺时间。本专利技术不需要采用光刻胶的光刻和刻蚀来形成第二次刻蚀中通孔中刻蚀阻挡层；所以还能消除光刻胶的光刻和刻蚀所带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双大马士革工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有底层金属层，所述底层金属层之间隔离有底层介质膜；步骤二、形成NDC层；步骤三、在所述NDC层的表面依次形成第一层间膜和沟槽刻蚀停止层；步骤四、进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形，所述第一光刻胶图形定义出通孔的形成区域，以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述沟槽刻蚀停止层进行不刻穿所述沟槽刻蚀停止层的第一次刻蚀并形成位于所述沟槽刻蚀停止层中的第一凹槽；步骤五、去除所述第一光刻胶图形，在形成由所述第一凹槽的的所述沟槽刻蚀停止层表面形成第二层间膜；步骤六、进行第二次光刻工艺形成第二光刻胶图形，所述第二光刻胶图形定义出所述顶层金属层沟槽的形成区域，以所述第二光刻胶图形为掩膜以及以所述沟槽刻蚀停止层为停止层对所述第二层间膜进行第二次刻蚀得到所述顶层金属层沟槽；步骤七、进行所述沟槽刻蚀停止层的刻蚀将所述第一凹槽的底部的所述沟槽刻蚀停止层的去除，接着对所述第一凹槽底部的所述第一层间膜和所述NDC层进行刻蚀形成露出所述底层金属层表面的所述通孔，之后去除所述第二光刻胶图形并形成由所述通孔和所述顶层金属层沟槽叠加而成的双大马士革结构。...

【技术特征摘要】
1.一种双大马士革工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有底层金属层，所述底层金属层之间隔离有底层介质膜；步骤二、形成NDC层；步骤三、在所述NDC层的表面依次形成第一层间膜和沟槽刻蚀停止层；步骤四、进行第一次光刻工艺形成第一光刻胶图形，所述第一光刻胶图形定义出通孔的形成区域，以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述沟槽刻蚀停止层进行不刻穿所述沟槽刻蚀停止层的第一次刻蚀并形成位于所述沟槽刻蚀停止层中的第一凹槽；步骤五、去除所述第一光刻胶图形，在形成由所述第一凹槽的的所述沟槽刻蚀停止层表面形成第二层间膜；步骤六、进行第二次光刻工艺形成第二光刻胶图形，所述第二光刻胶图形定义出所述顶层金属层沟槽的形成区域，以所述第二光刻胶图形为掩膜以及以所述沟槽刻蚀停止层为停止层对所述第二层间膜进行第二次刻蚀得到所述顶层金属层沟槽；步骤七、进行所述沟槽刻蚀停止层的刻蚀将所述第一凹槽的底部的所述沟槽刻蚀停止层的去除，接着对所述第一凹槽底部的所述第一层间膜和所述NDC层进行刻蚀形成露出所述底层金属层表面的所述通孔，之后去除所述第二光刻胶图形并形成由所述通孔和所述顶层金属层沟槽叠加而成的双大马士革结构。2.如权利要求1所述的双大马士革工艺方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。3.如权利要求1所述的双大马士革工艺方法，其特征在于：所述底层金属层的材料为铜。4.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镇全，吴信德，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31