双镶嵌结构的形成方法及半导体结构技术

一种双镶嵌结构的形成方法及半导体结构，其中半导体结构包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的金属布线层；位于所述金属布线层上的阻挡层；位于所述阻挡层上的层间绝缘层；位于所述层间绝缘层上的保护层；沟槽，贯穿所述保护层并位于所述层间绝缘层内；底部抗反射层，填充所述沟槽并位于所述保护层表面；位于所述底部抗反射层上的隔离层。本发明专利技术使得底部抗反射层能够在返工之后还能够正常使用，节约了费用投入和工艺时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及双镶嵌结构的形成方法及半导体结构。
技术介绍
近年来，随着半导体集成电路集成度的提高、半导体集成电路制造设备的改进及 半导体工艺材料的发展，半导体工艺也不断的被更新。新的半导体工艺除了具有制备出的半导体产品集成度更高、功能更强大，还能够 降低半导体产品的生产成本、提高半导体产品的竞争能力。在集成电路的各种半导体工艺中，在薄膜表面形成光刻胶图形是半导体工艺最关 键的工艺之一，光刻胶图形的准确与否会影响工艺的准确性，直接关系到产品的良率问题。在在申请号为200310109108.6的中国专利申请文件提供的形成光刻胶工艺中， 首先，如图1所示，提供半导体衬底10 ；如图2所示，在所述半导体衬底10上形成介质层11 ；如图3所示，在所述介质层11上形成光刻胶层12 ；如图4所示，曝光、显影所述光刻胶层12，形成光刻胶图形13;在实际生产中，所述 形成光刻胶图形13由于各种原因，有可能需要返工(rework)。如图5所示，去除光刻胶图形13 ；如图6所示，在所述介质层上形成光刻胶层14。在上述形成光刻胶工艺中，由于光刻胶层粘附性比较强，在返工去除光刻胶步骤 中，所述去除光刻胶步骤有可能去除光刻胶后还有残留，不够干净，依旧参考图5，在介质层 表面形成缺陷15，导致后续光刻胶工艺难度增加，而所述的在介质层表面形成的缺陷有可 能在后续工艺中吸附杂质和颗粒，导致半导体工艺良率下降。随着半导体器件制作技术的进一步发展，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。在形成双镶嵌结构的工艺中，会多次利用到光刻胶图形定义沟槽和接触孔，上述 形成光刻胶图形工艺也会因为多种原因导致光刻胶不符合要求，进而要求返工，在去除光 刻胶图形时会出现在所述沟槽和接触孔侧壁和表面出现残留，影响后续的工艺良率。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是避免由于返工光刻胶工艺导致的半导体工艺良率下降。为解决上述问题，本专利技术提供了一种双镶嵌结构的形成方法，包括提供带有金属 布线层的半导体衬底；在金属布线层上依次形成阻挡层、层间绝缘层、保护层；在保护层表 面形成第一光刻胶图形；以所述第一光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀保护层、部分层间绝缘 层，形成沟槽；去除第一光刻胶图形；形成填充所述沟槽并位于保护层表面的底部抗反射 层；在所述底部抗反射层表面形成隔离层；在所述隔离层表面形成第二光刻胶图形；以所 述第二光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀隔离层、底部抗反射层、层间绝缘层和阻挡层直至暴露 出金属布线层，形成接触孔；去除第二光刻胶图形、隔离层和底部抗反射层。本专利技术还提供了一种半导体结构，包括半导体衬底；位于所述半导体衬底上的 金属布线层；位于所述金属布线层上的阻挡层；位于所述阻挡层上的层间绝缘层；位于所 述层间绝缘层上的保护层；沟槽，贯穿所述保护层并位于所述层间绝缘层内；底部抗反射 层，填充所述沟槽并位于所述保护层表面；位于所述底部抗反射层上的隔离层。本专利技术还提供了一种双镶嵌结构的形成方法，包括提供带有金属布线层的半导 体衬底；在金属布线层上依次形成阻挡层、层间绝缘层、保护层；在保护层表面形成第三光 刻胶图形；以所述第三光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀保护层、层间绝缘层、阻挡层直至暴露 出金属布线层，形成接触孔；去除第三光刻胶图形；形成填充所述接触孔并位于保护层表 面的底部抗反射层；在所述底部抗反射层表面形成隔离层；在所述隔离层表面形成第四光 刻胶图形；以所述第四光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀隔离层、底部抗反射层、层间绝缘层形 成沟槽；去除第四光刻胶图形、隔离层和底部抗反射层。本专利技术还提供了一种半导体结构，包括半导体衬底；位于所述半导体衬底上的 金属布线层；位于所述金属布线层上的阻挡层；位于所述阻挡层上的层间绝缘层；位于所 述层间绝缘层上的保护层；接触孔，贯穿保护层、层间绝缘层、阻挡层至暴露出金属布线层； 底部抗反射层，填充所述接触孔并位于所述保护层表面；位于所述底部抗反射层上的隔离层。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术通过在底部抗反射层表面引入隔 离层，在返工光刻胶图形的时候，所述隔离层能够保护底部抗反射层不被去除，使得底部抗 反射层能够在返工之后还能够正常使用，节约了费用投入和工艺时间，所述隔离层工艺的 引入还能够避免现有工艺中在返工去除光刻胶图形和底部抗反射层时，在所述接触孔侧壁 和底部或者沟槽侧壁和底部形成底部抗反射层残留，提高了工艺的良率。所述隔离层材料 选自低温氧化硅材料具有薄膜致密，隔离性能优良的优点，还能够有效避免在以前工艺中 形成的存在于底部抗反射层和接触孔中的缺陷扩散到后续形成的光刻胶图形中，提高了形 成光刻胶图形的良率。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按 实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1至图6是现有的返工光刻胶工艺的过程示意图；图7是本专利技术提供的一种双镶嵌结构的形成方法的流程示意图；图8至图22是本专利技术提供的一种双镶嵌结构的形成方法的过程示意图23是本专利技术提供的另一种双镶嵌结构的形成方法的流程示意图；图24至图36是本专利技术提供的另一种双镶嵌结构的形成方法的过程示意图。具体实施例方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以 很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况 下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。现有的返工去除光刻胶步骤中，所述去除光刻胶步骤有可能去除光刻胶后还有残 留，不够干净，导致后续光刻胶工艺难度增加，本专利技术的专利技术人进一步发现，在形成双镶嵌 结构工艺中，通常会在层间介质层中依次形成沟槽(trench)和接触孔(via)，在形成沟槽 步骤后，会采用底部抗反射层填充沟槽，然后在底部抗反射层表面形成光刻胶图形，以所述 光刻胶图形为掩膜，形成接触孔。上述在底部抗反射层表面形成光刻胶图形工艺也会因为各种原因导致光刻胶图 形不符合工艺要求，进而要求返工，在去除光刻胶图形的同时，也会去除掉底部抗反射层， 并且导致去除的底部抗反射层在沟槽内有残留，影响后续的工艺良率。为此，本专利技术的专利技术人提出一种先进的双镶嵌结构的形成方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双镶嵌结构的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：提供带有金属布线层的半导体衬底；在金属布线层上依次形成阻挡层、层间绝缘层、保护层；在保护层表面形成第一光刻胶图形；以所述第一光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀保护层、部分层间绝缘层，形成沟槽；去除第一光刻胶图形；形成填充所述沟槽并位于保护层表面的底部抗反射层；在所述底部抗反射层表面形成隔离层；在所述隔离层表面形成第二光刻胶图形；以所述第二光刻胶图形为掩膜，依次刻蚀隔离层、底部抗反射层、层间绝缘层和阻挡层直至暴露出金属布线层，形成接触孔；去除第二光刻胶图形、隔离层和底部抗反射层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王琪，
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