專利名稱：一種銅互聯(lián)線的制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種銅互聯(lián)線的制作工藝。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體芯片的集成度不斷提高，晶體管的特征尺寸在不斷縮小。當(dāng)晶體管的特征尺寸進(jìn)入到130納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)之后，由于鋁的高電阻特性，銅互連逐漸替代鋁互連成為金屬互連的主流，現(xiàn)在廣泛采用的銅導(dǎo)線的制作方法是大馬士革工藝的鑲嵌技術(shù)，其中溝槽優(yōu)先雙大馬士革工藝是實(shí)現(xiàn)銅導(dǎo)線和通孔銅一次成形的方法之
O
圖Ia-If為本發(fā)明背景技術(shù)中溝槽優(yōu)先雙大馬士革工藝的結(jié)構(gòu)流程示意圖；如圖Ia-If所示，沉積低介電常數(shù)介質(zhì)層12覆蓋硅襯底11的上表面后，涂布光刻膠13覆蓋介質(zhì)層12的上表面，依次采用光刻、刻蝕工藝于介質(zhì)層12中形成金屬槽14后，再次涂布光刻膠15充滿金屬槽14并覆蓋剩余的介質(zhì)層12的上表面，經(jīng)過光刻、刻蝕工藝后，于金屬槽14的底部形成貫穿至硅襯底11的上表面的通孔16，最后利用金屬沉積工藝和化學(xué)機(jī)械研磨工藝，形成金屬導(dǎo)線17和金屬通孔18。而當(dāng)晶體管的特征尺寸微縮進(jìn)入到32納米及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)后，單次光刻曝光已經(jīng)不能滿足制作密集線陣列圖形所需的分辨率，于是雙重圖形(double patterning)成形技術(shù)被廣泛應(yīng)用于制作32納米及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的密集線陣列圖形。圖2a_2e為本發(fā)明背景技術(shù)中雙重圖形成形工藝的結(jié)構(gòu)流程示意圖；如圖2a_2e所示，在襯底硅21上依次沉積襯底膜22、硬掩膜23和光刻膠24，對(duì)光刻膠24進(jìn)行曝光、顯影后，形成光阻，并以該光阻為掩膜回蝕部分硬掩膜23至襯底膜22的上表面，去除上述光阻后形成第一光刻圖形25和金屬槽26，且第一光刻圖形25和金屬槽26的長(zhǎng)度比例為1:3;之后，涂布第二光刻膠27覆蓋第一光刻圖形25的側(cè)壁及其上表面和襯底膜22暴露的上表面，曝光、顯影后，去除多余的光刻膠，于金屬槽26中間部位形成與第一光刻圖形25相同長(zhǎng)度的第二光刻圖形28 ;最后，以第一光刻圖形25和第二光刻圖形28為掩膜部分刻蝕襯底膜22至硅襯底21的上表面，去除上述的第一光刻圖形25和第二光刻圖形28后，形成目標(biāo)線條29和金屬槽結(jié)構(gòu)210，且目標(biāo)線條29和金屬槽結(jié)構(gòu)210的長(zhǎng)度比例為1:1，即目標(biāo)線條29和金屬槽結(jié)構(gòu)210組合形成密集線陣列圖形。由于，雙重圖形成形技術(shù)需要兩次光刻和刻蝕，其成本遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的單次曝光成形技術(shù)。因此，降低雙重圖形成形技術(shù)的成本成為新技術(shù)開發(fā)的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明揭示了一種溝槽優(yōu)先銅互連制作方法，主要是一種采用雙重曝光技術(shù)和可形成硬膜的光刻膠來制作雙大馬士革金屬互連的工藝。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，包括以下步驟步驟SI :在一硅襯底的上表面沉積一低介電常數(shù)介質(zhì)層后，涂布可形成硬掩膜的第一光刻膠覆蓋所述低介電常數(shù)介質(zhì)層；
步驟S2:曝光、顯影后，去除多余的第一光刻膠，形成具有金屬槽結(jié)構(gòu)的第一硬掩膜光
阻；
步驟S3:在同一顯影臺(tái)內(nèi)，采用硅烷化材料于所述第一硬掩膜光阻的表面形成隔離
膜；
步驟S4 :涂布可形成硬掩膜的第二光刻膠充滿所述金屬槽結(jié)構(gòu)并覆蓋所述硬掩膜光阻的上表面；其中，所述隔離膜與所述第二光刻膠不相溶；
步驟S5:曝光、顯影后，去除多余的第二光刻膠，形成具有通孔結(jié)構(gòu)的第二硬掩膜光
阻；
步驟S6 :采用刻蝕工藝，依次將所述第二硬掩膜光阻中的通孔結(jié)構(gòu)和所述第一硬掩膜光阻中的金屬槽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至所述低介電常數(shù)介質(zhì)層后，繼續(xù)金屬沉積工藝和研磨工藝，以形成導(dǎo)線金屬和通孔金屬；
其中，步驟S3中在充滿硅烷化材料氣體的反應(yīng)腔室中或涂布液態(tài)硅烷化材料覆蓋所述第一硬掩膜光阻的表面，加熱使所述硅烷化材料與所述第一硬掩膜光阻進(jìn)行反應(yīng)，形成覆蓋所述第一硬掩膜光阻表面的所述隔離膜。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，所述第一光刻膠的材質(zhì)中含有硅烷基、硅烷氧基或籠形硅氧烷。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，所述硅烷化材料為六甲基二硅胺，三甲基氯硅燒或TK甲基_■娃氣燒。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，步驟S3中采用90-300°C的溫度形成所述隔離膜。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，步驟S3中采用100-200°c的溫度形成所述隔離膜。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，所述第一光刻膠的刻蝕能力與所述第二光刻膠的刻蝕能力的比值大于1.5:1。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，步驟S3中通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，步驟S6中先以所述第二硬掩膜光阻為掩膜刻蝕所述低介電常數(shù)介質(zhì)層至所述硅襯底的上表面后，依次去除所述第二硬掩膜光阻和所述隔離膜，并以所述第一硬掩膜光阻為研磨，部分刻蝕剩余的低介電常數(shù)介質(zhì)層，去除所述第一硬掩膜光阻，于再次刻蝕后剩余的低介電常數(shù)介質(zhì)層中形成金屬槽和通孔。上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，沉積金屬充滿所述金屬槽和通孔，電鍍工藝后進(jìn)行平坦化處理，形成所述導(dǎo)線金屬和通孔金屬。
上述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其中，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行所述平坦化處理。
綜上所述，本發(fā)明一種銅互聯(lián)線的制作工藝，通過采用硅烷化材料于雙重曝光技術(shù)中的兩層光阻之間形成隔離膜，并依次將光阻中的通孔和金屬槽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至介質(zhì)層，從而替代了傳統(tǒng)將金屬槽刻蝕和通孔刻蝕分為兩個(gè)獨(dú)立步驟的現(xiàn)有工藝，有效地減少了雙大馬士革金屬互連線工藝中的刻蝕步驟，提高產(chǎn)能、減少制作成本。


圖Ia-If為本發(fā)明背景技術(shù)中溝槽優(yōu)先雙大馬士革工藝的結(jié)構(gòu)流程示意 圖2a_2e為本發(fā)明背景技術(shù)中雙重圖形成形工藝的結(jié)構(gòu)流程示意 圖3a_3i是本發(fā)明的一種銅互聯(lián)線的制作工藝的結(jié)構(gòu)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明
圖3a_3i是本發(fā)明的一種銅互聯(lián)線的制作工藝的結(jié)構(gòu)流程示意 如圖3a_3i所示，本發(fā)明一種銅互聯(lián)線的制作工藝，首先，在硅襯底31的上表面沉積低介電常數(shù)介質(zhì)層32，涂布可形成硬掩膜的第一光刻膠33覆蓋介質(zhì)層32的上表面，曝光、顯影后，去除多余的光刻膠，形成具有金屬槽結(jié)構(gòu)34的第一硬掩膜光阻331 ;其中，第一光刻 膠33的材質(zhì)中含有硅烷基、硅烷氧基或籠形硅氧烷等。其次，在同一顯影臺(tái)內(nèi)，涂布液態(tài)硅烷化材料35如六甲基二硅胺，三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷等，以覆蓋第一硬掩膜光阻331的上表面和側(cè)壁上(也可將具有第一硬掩膜光阻331結(jié)構(gòu)的硅襯底31放置入具有充滿硅烷化材料氣體的反應(yīng)腔室中)，加熱環(huán)境溫度至90-300°C，使硅烷化材料35與第一硬掩膜光阻331進(jìn)行反應(yīng)，并通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料(覆蓋介質(zhì)層32上表面的硅烷化材料)，以形成覆蓋第一硬掩膜光阻331的上表面及側(cè)壁的隔離膜36 ;其中，優(yōu)選的加熱環(huán)境溫度至100-200°C，能更好的使硅烷化材料35與第一硬掩膜光阻331進(jìn)行反應(yīng)。之后，涂布可形成硬掩膜的第二光刻膠37覆蓋隔離膜36的上表面及其側(cè)壁，且充滿第一硬掩膜光阻331中的金屬槽結(jié)構(gòu)34,且第一光刻膠33的刻蝕能力與第二光刻膠37的刻蝕能力的比值大于I. 5:1 ;曝光、顯影后去除多余的光刻膠，形成具有通孔結(jié)構(gòu)38的第二硬掩膜光阻371 ;其中，隔離膜36與第二光刻膠37不相溶。最后，以第二硬掩膜光阻371為掩膜刻蝕介質(zhì)層32至硅襯底31的上表面后，依次去除第二硬掩膜光阻371和隔離膜36，并以第一硬掩膜光阻331為掩膜部分刻蝕剩余的介質(zhì)層后，于最終剩余的介質(zhì)層321中形成金屬槽39和通孔310，沉積金屬如銅等充滿金屬槽39和通孔310，并采用電鍍工藝后，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行平坦化處理，最終形成導(dǎo)線金屬311和通孔金屬321。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例提出一種銅互聯(lián)線的制作工藝，通過采用硅烷化材料于雙重曝光技術(shù)中的兩層光阻之間形成隔離膜，并依次將光阻中的通孔和金屬槽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至介質(zhì)層，從而替代了傳統(tǒng)將金屬槽刻蝕和通孔刻蝕分為兩個(gè)獨(dú)立步驟的現(xiàn)有工藝，有效地減少了雙大馬士革金屬互連線工藝中的刻蝕步驟，提高產(chǎn)能、減少制作成本。通過說明和附圖，給出了具體實(shí)施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI :在一硅襯底的上表面沉積一低介電常數(shù)介質(zhì)層后，涂布可形成硬掩膜的第一光刻膠覆蓋所述低介電常數(shù)介質(zhì)層； 步驟S2:曝光、顯影后，去除多余的第一光刻膠，形成具有金屬槽結(jié)構(gòu)的第一硬掩膜光阻； 步驟S3:在同一顯影臺(tái)內(nèi)，采用硅烷化材料于所述第一硬掩膜光阻的表面形成隔離膜； 步驟S4 :涂布可形成硬掩膜的第二光刻膠充滿所述金屬槽結(jié)構(gòu)并覆蓋所述硬掩膜光阻的上表面；其中，所述隔離膜與所述第二光刻膠不相溶； 步驟S5:曝光、顯影后，去除多余的第二光刻膠，形成具有通孔結(jié)構(gòu)的第二硬掩膜光阻； 步驟S6 :采用刻蝕工藝，依次將所述第二硬掩膜光阻中的通孔結(jié)構(gòu)和所述第一硬掩膜光阻中的金屬槽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至所述低介電常數(shù)介質(zhì)層后，繼續(xù)金屬沉積工藝和研磨工藝，以形成導(dǎo)線金屬和通孔金屬； 其中，步驟S3中在充滿硅烷化材料氣體的反應(yīng)腔室中或涂布液態(tài)硅烷化材料覆蓋所述第一硬掩膜光阻的表面，加熱使所述硅烷化材料與所述第一硬掩膜光阻進(jìn)行反應(yīng)，形成覆蓋所述第一硬掩膜光阻表面的所述隔離膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，所述第一光刻膠的材質(zhì)中含有硅烷基、硅烷氧基或籠形硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，所述硅烷化材料為六甲基二硅胺，三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，步驟S3中采用90-300°C的溫度形成所述隔離膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，步驟S3中采用100-200°C的溫度形成所述隔離膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，所述第一光刻膠的刻蝕能力與所述第二光刻膠的刻蝕能力的比值大于I. 5:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，步驟S3中通過加熱蒸發(fā)去除多余的硅烷化材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，步驟S6中先以所述第二硬掩膜光阻為掩膜刻蝕所述低介電常數(shù)介質(zhì)層至所述硅襯底的上表面后，依次去除所述第二硬掩膜光阻和所述隔離膜，并以所述第一硬掩膜光阻為研磨，部分刻蝕剩余的低介電常數(shù)介質(zhì)層，去除所述第一硬掩膜光阻，于再次刻蝕后剩余的低介電常數(shù)介質(zhì)層中形成金屬槽和通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，沉積金屬充滿所述金屬槽和通孔，電鍍工藝后進(jìn)行平坦化處理，形成所述導(dǎo)線金屬和通孔金屬。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的銅互聯(lián)線的制作工藝，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行所述平坦化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種銅互聯(lián)線的制作工藝。本發(fā)明提出一種銅互聯(lián)線的制作工藝，通過在溝槽優(yōu)先的銅互聯(lián)工藝中采用硅烷化材料于雙重曝光技術(shù)中的兩層光阻之間形成隔離膜，并依次將光阻中的通孔和金屬槽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至介質(zhì)層，從而替代了傳統(tǒng)將金屬槽刻蝕和通孔刻蝕分為兩個(gè)獨(dú)立步驟的現(xiàn)有工藝，有效地減少了雙大馬士革金屬互連線工藝中的刻蝕步驟，提高產(chǎn)能、減少制作成本。
文檔編號(hào)H01L21/027GK102832107SQ20121033387
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者毛智彪 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司