本发明专利技术公开了一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其中，在硅片的已完成的前层金属层上依次淀积一介电阻挡层、一第一介电层、一中间介电阻挡层和一第二介电层；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽至第一介电层，去除光刻胶；淀积金属硬掩模，作为通孔刻蚀硬掩模；旋涂底部抗反射涂层填满沟槽；回刻底部抗反射涂层至沟槽内；旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；干法刻蚀，打开金属硬掩模，灰化去除剩余光阻和底部抗反射涂层；干法刻蚀，形成通孔；淀积金属阻挡层和铜籽晶层；电镀铜填满通孔和沟槽。本发明专利技术通过先沟槽后通孔并使用金属掩膜的双大马士革制造工艺达到了对通孔高深比和通孔尺寸控制进行有效控制的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种双大马士革工艺，尤其涉及一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺。
技术介绍
对于超厚顶层金属的制造，如果使用传统先通孔(Via)后沟槽(Trench)双大马士革制造工艺，通常沟槽深度达3um或以上，通孔的深宽比超过10 1,目前的刻蚀工艺很难实现。目前业界常用方法是用单大马士革工艺分别做顶层通孔和超厚顶层金属。这解决了通孔高深宽比的问题，但这会增加制造工艺步骤，延长生产周期。现有技术中的工艺步骤为介电层淀积，其中，介电阻挡层SIN，介电层Si02 ； 旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；干法刻蚀通孔，灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层(TaN/ Ta)和铜籽晶层；电镀铜填满通孔；化学机械研磨(CMP)去除多余金属；在通孔上，介电层淀积，其中，介电阻挡层SIN介电层Si02 ；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽， 灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层(TaN/Ta)和铜籽晶层；电镀铜填满沟槽；化学机械研磨 (CMP)去除多余金属。目前业界常用方法是用单大马士革工艺分别做顶层通孔和超厚顶层金属。这解决了通孔高深宽比的问题，但这会增加制造工艺步骤，延长生产周期。另一种方法是用先部分通孔后沟槽双大马士革制造工艺(专利US 7四76四)，但这种方法很难控制通孔尺寸。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，用以解决现有技术中无法在不增加工艺步骤、延长工艺周期的前提下达到控制通孔刻蚀高深宽比和通孔尺寸控制的问题。本专利技术的上述目的是通过一下技术方案实现的一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在硅片的已完成的前层金属层上依次淀积一介电阻挡层、一第一介电层、一中间介电阻挡层和一第二介电层；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽至第一介电层，去除光刻胶；淀积金属硬掩模，作为通孔刻蚀硬掩模；旋涂底部抗反射涂层填满沟槽；回刻底部抗反射涂层至沟槽内；旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；进行干法刻蚀，打开金属硬掩模，去除剩余光阻和底部抗反射涂层；进行干法刻蚀，形成通孔；淀积金属阻挡层和铜籽晶层；电镀铜填满通孔和沟槽；进行化学机械研磨，去除多余金属。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述第一介电层与所述第二介电层均通过沉淀二氧化硅形成的。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在间介电阻挡层均通过沉淀氮化硅形成的。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述第二介电层的厚度大于等于3微米。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述通孔的具体形成过程为在通孔图形形成后，通过干法刻蚀，打开金属硬掩模，并去除光刻胶和底部抗反射涂层；再次干法刻蚀，通过金属硬掩模刻蚀形成通孔。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述干法刻蚀，形成通孔的工艺步骤中，所述通孔穿过所述第一介电层与所述介电阻挡层止于所述硅片的已完成的前层金属层上。如上所属的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，所述化学机械研磨，去除多余金属的工艺步骤中包括去除金属硬掩模。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在通过干法刻蚀，形成沟槽后，通过化学气象沉淀工艺形成金属硬掩模。如上所述的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其特征在于，在通过干法刻蚀，形成沟槽后，通过物理气相沉淀工艺形成金属硬掩模。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术解决了现有技术中无法在不增加工艺步骤、延长工艺周期的前提下达到控制通孔刻蚀高深宽比和通孔尺寸控制的问题，通过先沟槽后通孔并使用金属掩膜的双大马士革制造工艺有效的对通孔高深比和通孔尺寸控制进行控制，并且采用本专利技术的技术方案还能够达到降低生产成本，缩短生产周期的效果。附图说明图广图11是本专利技术用于超厚金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺的步骤图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明 一种用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模双大马士革工艺，其中，请参见图广图11，如图1所示，在硅片的已完成的前层金属层102上依次淀积一介电阻挡层201、一第一介电层301、一中间介电阻挡层202和一第二介电层302，其中，前层金属层102嵌于前层介电层101内；如图2所示，在最上层的第二介电层上旋涂光刻胶，通过光刻形成沟槽图形，为后续刻蚀沟槽做好准备；如图3所示，通过干法刻蚀工艺刻蚀形成沟槽，沟槽止于第一介电层301，并去除光刻胶；如图4所示，淀积金属硬掩模(Metal Hard Mask,简称MHM) 401，使金属硬掩模401完全覆盖沟槽的表面及侧壁，并覆盖第二介电层的上表面，金属硬掩模401作为通孔刻蚀硬掩模，为后续的通孔刻蚀做好准备；如图5所示，旋涂底部抗反射涂层(BARC)填满沟槽；如图6所示，回刻底部抗反射涂层至沟槽内，为后续旋涂光刻胶、形成通孔做好准备；如图7所示，旋涂光刻胶，并通过光刻形成通孔图形，其中通孔图形形成在底部抗反射图层上；如图8所示，进行干法刻蚀，打开金属硬掩模401，通孔穿过金属硬掩模401，止于第一介电层301内，灰化去除剩余光阻和底部抗反射涂层；如图9 所示，再次进行干法刻蚀，在第一介电层301内形成通孔，且通孔穿过介电阻挡层201止于硅片的已完成的前层金属层102上；如图10所示，淀积金属阻挡层和铜籽晶层；电镀铜填满通孔和沟槽；如图11所示，化学机械研磨(CMP)，去除多余金属，在化学机械研磨工艺中， 金属硬掩模401同金属阻挡层一并去除。经过图广图11所示的十一个工艺步骤，本专利技术所公开的用于超厚顶层金属的先沟槽金属硬掩模401双大马士革工艺就已经全部完成了，通过上述的先沟槽(Trench) 后通孔(Via)的技术方案，本专利技术有效的解决了现有技术中采用的先通孔(Via)后沟槽 (Trench)的技术方案所造成的在刻蚀过程中难以控制通孔的深宽比的问题，有效的控制了通孔刻蚀的高深宽比和通孔的尺寸，且本专利技术所采用的技术方案工艺步骤相对较为简单， 相对于现有技术工艺，并未增加制造的工艺步骤，不会延长生产的周期。本专利技术中在所述第一介电层301与所述第二介电层302之间淀积有一中间介电阻挡层202，在生产过程中可以去除沉淀中间介电阻挡层202的步骤。本专利技术中的第一介电层301与所述第二介电层302均通过沉淀二氧化硅形成的。本专利技术中的介电阻挡层201是通过沉淀氮化硅形成的。本专利技术中的第二介电层302的厚度大于等于3微米。本专利技术中的通孔的具体形成过程为在通孔图形形成后，如图8所示，通过干法刻蚀，打开金属硬掩模401，使得通孔的底部止于第一介电层301内，并去除光刻胶和沟槽内的底部抗反射涂层；如图9所示，再进行次干法刻蚀，通过金属硬掩模401刻蚀形成通孔。本专利技术中的通过干法刻蚀，形成通孔的工艺步骤中，所述通孔穿过所述第一介电层301与所述介电阻挡层201止于所述硅片的已完成的前层金属层102上。本专利技术所提供的方法中，无需添加步骤以达到去除金属硬掩模的技术效果，如图 11所示，在本专利技术的化学机械研磨，去除多余本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姬峰，李磊，胡有存，陈玉文，张亮，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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