金属层互连制作方法技术

本发明专利技术的金属层互连制作方法包括以下步骤：在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ｔｉ薄膜，在Ｔｉ薄膜上淀积ＴｉＮ膜层，该ＴｉＮ膜层具有一定厚度；淀积钨填充所有通孔并覆盖在ＴｉＮ膜层的表面；以ＴｉＮ膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。本发明专利技术的金属层互连制作方法在钨塞化学机械平坦化过程中不破坏层间介质，满足该类半导体器件设计的要求。

Method for manufacturing metal layer interconnection

Manufacturing method of metal layer interconnection of the invention comprises the following steps: making vias connecting adjacent metal layers on the interlayer dielectric layer; depositing a titanium film in Ti medium, the Ti films are deposited on the TiN film, the TiN film with a certain thickness; tungsten filled all through holes and covered in TiN film the surface of TiN film; to stop layer, through the chemical mechanical planarization of tungsten; depositing a metal layer on the metal layer by photolithography; a metal wiring pattern; etching a metal wire. The method for making the metal layer interconnection of the invention does not destroy the interlayer medium during the chemical mechanical planarization of the tungsten plug, and meets the requirements of the design of the semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，尤其涉及一种。
技术介绍
半导体制造中，多层金属技术有效利用了硅片的垂直空间，可使器件集成密度进一步提高，但是更多层的加入使硅片表面变得不平整。不平整的硅片表面形貌导致一些其他问题，其中最严重的是无法在硅片表面进行图形制作，因为受到光学光刻中步进透镜焦距深度的限制，因此，在硅片表面进行图形制作前要对硅片表面进行平坦化。化学机械平坦化(chemical mechanical planarization， CMP)是一种表面全局平坦化方法，它通过硅片和一个抛光头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有磨料，并同时施加压力。化学机械平坦化可应用于多种薄膜和在同一硅片表面上的多种材料，这种灵活性使其成为实现多层金属技术的主要平坦化技术。现有技术中是在制作完成的下层金属层上淀积层间介质ULD)氧化层，通过光刻、刻蚀在层间介质氧化层上制作出连接上下两层金属层的通孔；为了粘性好，先在层间介质氧化层表面淀积一层薄的Ti，然后淀积一层薄的TiN阻挡层，再淀积鵠填充所有的通孔并覆盖在TiN阻挡层表面；接着通过化学机械平坦化把鴒抛光至层间介质氧化层表面，而鵠填充的通孔形成金属层之间的互连线；在平坦化后的层间介质氧化层上淀积薄的Ti膜和薄的TiN膜，再淀积A1 (或Cu)覆盖薄的TiN膜的表面，形成上层金属层；通过光刻在A1 (或Cu)金属层上制出图形，通过刻蚀制出金属连线。现有技术中，鴒塞化学机械平坦化利用层间介质氧化层作为停止层，图1所示为现有技术的中鵠塞化学机械平坦化后的剖面示意图，从图1可知，现有技术中，淀积在层间介质氧化层1上的Ti薄膜和TiN薄3膜都在化学机械平坦化过程中被抛光掉，层间介质氧化层1作为停止层也在化学机械平坦化过程中被抛光掉一定厚度，因此，化学机械平坦化后的层间介质氧化层1的表面和填充在通孔3中的鵠2的表面近似为一光滑平面。现有技术的由于选用层间介质氧化层作为鴒塞化学机械平坦化的停止层，会对层间介质氧化层产生一定的破坏作用，但是，在一些半导体器件设计中要求钨塞化学机械平坦化时不能破坏层间介质氧化层，现有技术的就不适用于这种设计要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，其鵠塞化学机械平坦化过程不破坏作为层间介质的氧化层。为了达到上述的目的，本专利技术提供一种多，其包括以下步骤在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；淀积鴒填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。上述多，其中，所述层间介质为氧化层。上述多，其中，所述TiN膜层的厚度为1400 ~ 1600埃。上述多，其中，所述TiN膜层的厚度为1500埃。上述多，其中，所述金属层为铝Al层或铜Cu层。上述多，其中，所述刻蚀制出金属连线中刻蚀掉金属层、TiN膜层和Ti薄膜，直至露出层间介质。本专利技术的在鴒塞化学机械平坦化过程中以TiN膜层为停止层抛光TiN膜层表面的鵠，因此不破坏相邻金属层之间的层间介质，满足该类半导体器件设计的要求。附图说明本专利技术的由以下的实施例及附图给出。图1是现有技术的中鴒塞化学机械平坦化后的剖面示意图。图2是本专利技术的中钨塞化学机械平坦化后的剖面示意图。具体实施例方式以下将结合图2对本专利技术的作进一步的详细描述。一种包括以下步骤在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积4太Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；淀积鴒填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光鴒；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连钱。现以一较佳实施例详细说明本专利技术的。一种包括以下步骤步骤l，在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；所述层间介质为氧化层，利用光刻技术在氧化层上制出图形，通过刻蚀技术，在氧化层中制作出连接相邻金属层的通孔；步骤2，在氧化层上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；本专利技术中，TiN膜层的作用有三 一是用作阻挡层，阻挡后续步骤中淀积的钨攻击下层材料，影响半导体器件的电学性能，二是后续步骤中淀积的鴒的附着加固剂，三是用作鴒塞化学机械平坦化的停止层，因此，本专利技术中TiN膜层要有一定厚度，该TiN膜层的厚度约为1400 ~ 1600埃；本专利技术中TiN膜层的厚度远远大于现有技术中TiN薄膜的厚度，如，现有技术中TiN薄膜的厚度通常约为100埃，而本专利技术中TiN膜层的厚度约为1500埃，即本专利技术中TiN膜层的厚度是现有技术中TiN薄膜的厚度的15倍，这是因为本专利技术中TiN膜层用作钨塞化学机械平坦化的停止层，为了保证平坦化效果，TiN膜层要有足够的厚度；步骤3，淀积钨填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；步骤4，以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光鴒；图2所示为本专利技术的中鵠塞化学机械平坦化后的剖面示意图，从图2可看出，氧化层l及其上的Ti薄膜4在鵠塞化学机械平坦化过程中均未被破坏，TiN膜层5在鵠塞化学机械平坦化过程中作为停止层(鴒的抛光速率与TiN的抛光速率之比为0, 6: 1，能够被化学机械平坦化设备感应)，平坦化后，通孔3内填塞的钨2的表面和TiN膜层5的表面形成光滑平面；步骤5，淀积金属层；所述金属层为Al层或Cu层；步骤6，通过光刻在金属层上制出金属连线图形；步骤7，刻蚀制出金属连线；刻蚀过程中，需刻蚀掉金属层、TiN膜层和Ti薄膜，直至露出氧化层。权利要求1、一种，其特征在于，其包括以下步骤在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；淀积钨填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。2、 如权利要求l所述的，其特征在于，所述层间介质为氧 化层。3、 如权利要求l所述的，其特征在于，所述TiN膜层的厚 度为1400 - 1600埃。4、 如权利要求3所述的，其特征在于，所述TiN膜层的厚 度为1500埃。5、 如权利要求1所述的，其特征在于，所述金属层为Al 层或Cu层。6、 如权利要求1所述的，其特征在于，所述刻蚀制出金属 连线中刻蚀掉金属层、TiN膜层和Ti薄膜，直至露出层间介质。全文摘要本专利技术的包括以下步骤在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；淀积钨填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。本专利技术的在钨塞化学机械平坦化过程中不破坏层间介质，满足该类半导体器件设计的要求。文档编号H01L21/768GK101673707SQ200910196469公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日专利技术者刘宪周, 李健康, 李志国, 雷 王 申请人:上海宏力半导体制造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属层互连制作方法，其特征在于，其包括以下步骤：在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ｔｉ薄膜，在Ｔｉ薄膜上淀积ＴｉＮ膜层，该ＴｉＮ膜层具有一定厚度；淀积钨填充所有通孔并覆盖在ＴｉＮ膜层的表面；以ＴｉＮ膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健康，李志国，王雷，刘宪周，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]