双镶嵌结构及其制作方法技术

一种双镶嵌结构的制作方法，包括：提供带有金属布线层的半导体衬底，在金属布线层上形成介电层；在介电层上依次形成覆盖层、层间绝缘层；刻蚀层间绝缘层至露出覆盖层，形成接触孔；在接触孔内形成底部抗反射层；刻蚀底部抗反射层，使接触孔内的底部抗反射层的厚度能在后续刻蚀过程中保护金属布线层；刻蚀层间绝缘层，形成沟槽，所述沟槽的位置与接触孔的位置对应并连通；去除接触孔内的底部抗反射层后，刻蚀覆盖层和介电层至露出金属布线层，形成双镶嵌结构。本发明专利技术还提供一种双镶嵌结构。本发明专利技术提高了金属布线层的电性能及半导体器件的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作
，尤其涉及。
技术介绍
随着半导体器件制作技术的飞速发展，半导体器件已经具有深亚微米结 构。由于集成电路中所含器件的数量不断增加，器件的尺寸也因集成度的提 升而不断地缩小，器件之间的高性能、高密度连接不仅在单个互连层中进行， 而且要在多层之间进行互连。因此，通常提供多层互连结构，其中多个互连 层互相堆叠，并且层间绝缘膜置于其间，用于连接半导体器件。特别是利用双镶嵌(dual-damascene)工艺形成的多层互连结构，其预先在层间绝缘膜中 形成沟槽(trench)和接触孔(via),然后用导电材料填充所述沟槽和接触孔。 例如申请号为02106882.8的中国专利申请文件提供的双镶嵌结构制作工艺，因 为双镶嵌结构能避免重叠误差以及解决习知金属工艺的限制，双镶嵌工艺便 被广泛地应用在半导体制作过程中而提升器件可靠度。因此，双镶嵌工艺已 成为现今金属导线连结技术的主流。现有制作双镶嵌结构的方法参考图1至图4。如图l所示，提供半导体衬底 100,在半导体衬底100上形成有金属布线层102;在金属布线层102上形成厚 度为600埃 800埃的覆盖层104;在覆盖层104上形成层间绝缘层106( inter-layer dielectrics; ILD),所述层间绝缘层106的材料是未掺杂的硅玻璃(Un-doped Silicate Glass; USG)或低介电常数材料等。所述覆盖层104可防止金属布线 层102扩散到层间绝缘层102中，亦可防止刻蚀过程中金属布线层102被刻蚀。之后，在层间绝缘层106上形成阻挡层108，所述阻挡层108的作用在于后 续光刻胶曝光显影过程中避免光线透过，随后，在阻挡层108上形成第一光刻胶层IIO，经过曝光显影工艺，在第一光刻胶层110上形成开口，开口位置对应后续需要形成双镶嵌结构中的接触孔；随后以第一光刻胶层iio为掩膜，刻蚀阻挡层108、层间绝缘层106直至暴露出覆盖层104，形成接触孔112。参考附图2所示，灰化法去除第一光刻胶层IIO,其中灰化温度为250。C; 在阻挡层108上以及接触孔112中形成覆盖层间绝缘层106的底部抗反射层 (Bottom Anti-Reflective Coating, BARC ) 114。用回蚀法刻蚀底部抗反射层 114,直至完全去除阻挡层108上的底部抗反射层114，并保留接触孔112内的 部分底部抗反射层114，其中留在接触孔112内的底部抗反射层114的厚度应该 保证在随后刻蚀形成双镶嵌结构的工艺过程中避免覆盖层104被刻蚀穿。如图3所示，在阻挡层108上形成第二光刻胶层116，并通过曝光、显影在 第二光刻胶层116上形成与后续沟槽对应的开口，开口的宽度大于接触孔112 的宽度。以第二光刻胶层116为掩膜，刻蚀阻挡层108以及层间绝缘层106，形 成沟槽118。参考附图4所示，灰化法去除第二光刻胶层116和接触孑U 12内的底部抗反 射层114,其中灰化温度为25(TC;然后再用湿法刻蚀法去除残留的第二光刻 胶层116;沿接触孔112刻蚀覆盖层104,直至暴露出金属布线层102,形成双 镶嵌结构，所述刻蚀覆盖层104采用的方法为先用干法刻蚀去除大部分的覆盖 层，然后再采用的氟化铵(NH4F)和氟化氢(HF)混合溶液对剩下的覆盖层 进行湿洗。现有双镶嵌结构制作过程中，在用氟化铵(NH4F)和氟化氢(HF)混合 溶液对残余覆盖层进行湿洗时，不能完全去除覆盖层，会在金属布线层上产 生残留覆盖层130 (如图5所示)，从而会导致后续布线工艺接触性能受到影 响；而如果要完全去除覆盖层的话，需要进行过刻蚀，过刻蚀很容易对金属 布线层产生破坏，从而影响金属布线层的电性能，进而降低半导体器件的性 能。本专利技术解决的问题是提供一种，防止金属布线 层产生缺陷，电性能受到影响。为解决上述问题，本专利技术提供一种双镶嵌结构的制作方法，包括下列步骤提供带有金属布线层的半导体衬底，在金属布线层上形成介电层；在介 电层上依次形成覆盖层、层间绝缘层；刻蚀层间绝缘层至露出覆盖层，形成 接触孔；在接触孔内形成底部抗反射层；刻蚀底部抗反射层，使接触孔内的 底部抗反射层的厚度能在后续刻蚀过程中保护金属布线层；刻蚀层间绝缘层， 形成沟槽，所述沟槽的位置与接触孔的位置对应并连通；去除接触孔内的底 部抗反射层后，刻蚀覆盖层和介电层至露出金属布线层，形成双镶嵌结构。可选的，所述介电层材料为氧化硅或氟化硅玻璃。所述介电层的厚度为 200埃 350埃。所述介电层的厚度优选为250埃。可选的，所述覆盖层的厚度为350埃 500埃。所述覆盖层的厚度优选为 450埃。所述覆盖层的材料为氮化硅或氮氧化硅或氮碳氧化硅。可选的，刻蚀覆盖层和介电层的步骤，包括用干法刻蚀法去除覆盖层； 用湿法刻蚀法去除残留覆盖层和介电层。可选的，所述干法刻蚀所釆用的气体为含氟气体。所述含氟气体为四氟 化碳或三氟甲烷。可选的，所述湿法刻蚀所采用的溶液为氟化铵和氟化氢混合溶液。本专利技术提供一种双镶嵌结构，包括半导体衬底；位于半导体衬底上的 金属层；位于金属层上的覆盖层；位于覆盖层上的层间绝缘层；接触孔，贯 穿层间绝缘层及覆盖层至露出金属层；沟槽，位于层间绝缘层中，与接触孔 连通；介电层，位于金属层和覆盖层之间。可选的，所述介电层材料为氧化硅或氟化硅玻璃。所述介电层的厚度为 200埃 350埃。所述介电层的厚度优选为250埃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1 )在金属布线层和覆盖层之间 形成介电层，由于刻蚀覆盖层和介电层至露出金属布线层，形成双镶嵌结构 过程中，刻蚀溶液能将介电层完全去除，因此在金属布线层上不会产生残留， 能使后续金属连线间充分接触，不影响其性能。2 )由于刻蚀溶液能将介电层完全去除，而不需要再进行过刻蚀工艺去除， 对金属布线层不会造成影响，使其产生缺陷，提高了金属布线的电性能，从 而达到提高半导体器件性能。附图说明图1至图4是现有技术形成双镶嵌结构的示意图； 图5是现有技术形成的双镶嵌结构产生缺陷的效果图； 图6是本专利技术形成双镶嵌结构的具体实施方式流程图； 图7至图ll是本专利技术形成双镶嵌结构的实施例示意图； 图12是用本专利技术实施例工艺形成的双镶嵌结构效果图。 具体实施例方式本专利技术在金属布线层和覆盖层之间形成介电层，由于刻蚀覆盖层和介电 层至露出金属布线层，形成双镶嵌结构过程中，刻蚀溶液能将介电层完全去 除，因此在金属布线层上不会产生残留，能使后续金属连线间充分接触，不 影响其性能。另外，本专利技术由于刻蚀溶液能将介电层完全去除，而不需要再 进行过刻烛工艺去除，对金属布线层不会造成影响，使其产生缺陷，提高了 金属布线的电性能，从而达到提高半导体器件性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。图6是本专利技术形成双镶嵌结构的具体实施方式流程图。如图6所示，执行步骤S201,提供带有金属布线层的半导体衬底，在金属布线层上形成介电 层；执行步骤S202,在介电层上依次形成覆盖层、层间绝缘层；执行步骤S203, 刻蚀层间绝缘层至露出覆盖层，形成接触孔；执行步骤S204，在接触孔内形 成底部抗反射层；执行步骤S20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双镶嵌结构的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：　提供带有金属布线层的半导体衬底，在金属布线层上形成介电层；　在介电层上依次形成覆盖层、层间绝缘层；　刻蚀层间绝缘层至露出覆盖层，形成接触孔；　在接触孔内形成底部抗 反射层；　刻蚀底部抗反射层，使接触孔内的底部抗反射层的厚度能在后续刻蚀过程中保护金属布线层；　刻蚀层间绝缘层，形成沟槽，所述沟槽的位置与接触孔的位置对应并连通；　去除接触孔内的底部抗反射层后，刻蚀覆盖层和介电层至露出金属布 线层，形成双镶嵌结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，尹晓明，
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：31[中国|上海]