用于雙大馬士革結構的蝕刻方法
【專利摘要】本發明提供一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，所述蝕刻方法包括如下步驟：在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層；進行軟烤后采用回蝕刻工藝，使所述抗反射層的表面一與所述介電層的表面平齊后，停止所述回蝕刻工藝；進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤，通過同時優化抗反射層的覆蓋和蝕刻，解決了通孔中抗反射層的均勻性及提高了通孔中的抗反射層的留量，解決了高密度的通孔與其底部連接的蝕刻停止層所存在的剝離問題，以及簡化了工藝流程，使通孔中填充抗反射層和蝕刻的2次工序簡化為1次，簡約了制造成本。
【專利說明】用于雙大馬士革結構的蝕刻方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體制造領域，尤其涉及一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法。
【背景技術】
[0002]銅互連雙大馬士革工藝通常先進行通孔的蝕刻，在通孔形成之后，涂布抗反射層(BARC)并填充通孔，然后再蝕刻導線用的溝槽且與通孔互聯，并向通孔和溝槽中填充銅，以完成雙大馬士革結構的制造。
[0003]目前，在雙大馬士革結構的后段互聯制造過程中可以采用0.11/0.13 μ m LG工藝制作密布的通孔(也包括90納米節點回蝕刻工藝)。如以圖1所示的流程圖為例，對現有的一雙大馬士革結構的制造方法進行說明:
[0004]步驟I,在一層間金屬層(Inter Metal) I上淀積一用氮化娃(SiN)材料形成的蝕刻終止層2，在所述蝕刻終止層2上采用旋涂工藝形成氟化玻璃(FSG)層3，在FSG層3上制作密布的通孔4-1和稀疏的通孔4-2，然后向通孔內填充BARC層(圖中未示)、進行高溫預烤(Hard bake)(預烤溫度為180°C,預烤時間為90s (秒))、再進行一段時間的回蝕刻工藝。由于通孔4-1的密度比通孔4-2的密度大，經過高溫預烤后，通孔4-1中的BARC層的收縮速率比通孔4-2中的BARC層的收縮速率快，因此，所述的預烤會在回蝕刻工藝的過程中造成過蝕刻，導致密布的通孔中的BARC層被完全蝕刻掉而曝露出SiN層2，當SiN層2曝露后，促使密布的通孔更容易被蝕刻而導致其深度Hl比稀疏的通孔的深度H2短，如圖2a所示。
[0005]步驟2,再蝕刻溝槽,并向通孔和溝槽中填充金屬層(Total Metal) 6,使具有密布的通孔的區域所承受的來自于金屬層的應力遠大于該區域的粘附力，從而導致該區域與其連接的底層會產生剝離的問題，如圖2b所示。步驟I和步驟2構成了一種標準工藝，即只進行一次BARC層的涂覆以及對所述的BARC層進行的高溫預烤，然后采用回蝕刻工藝使BARC層的表面停留在通孔的蝕刻終端。剝離問題的產生會使產品損失率增加1%。
[0006]為了解決剝離問題，以圖3所示的流程圖為例，對現有技術提供的另一種雙大馬士革結構的制造方法進行說明:
[0007]步驟10，如圖4a所示，在一層間金屬層10上淀積一蝕刻終止層20，在所述蝕刻終止層20上形成FSG層30，在FSG層30的表面沉積氮氧化硅(S1N)層40，蝕刻所述S1N層40和FSG層30，在所述刻蝕終止層20停止刻蝕，形成分布稀疏的和密布的兩種通孔50_1、50-2，向兩種通孔內均勻涂布BARC層60-1并填充兩種通孔。
[0008]步驟20，如圖4b所示，在高溫下進行預烤，然后再進行一段時間的回蝕刻工藝，以去掉1/3左右的BRAC層60-1。
[0009]由于通孔50-1的密度比通孔50-2的密度大，經過高溫預烤后，通孔50_1中的BARC層的收縮速率比通孔50-2中的BARC層的收縮速率快，當去掉1/3左右的BRAC層后，停止回蝕刻工藝時，發現密布的通孔50-1中的BARC層的表面與分布在稀疏的通孔50-2中的BARC層的表面存在一數值較大的高度差H3。
[0010]步驟3，如圖4c所示，為了消除所述的高度差H3，需再向兩種通孔內均勻涂布BARC層60-2并填充兩種通孔。
[0011]步驟4,如圖4d所示,再在高溫下進Hard bake,然后再進行回蝕刻工藝。
[0012]如此一來，當停止回蝕刻工藝時，發現密布的通孔中的BARC層的表面與分布在稀疏的通孔中的BARC層的表面存在的高度差的數值減少。然后，再蝕刻溝槽，并向通孔和溝槽中填充金屬層，則不會出現密布的通孔中的BARC層被過蝕刻掉而曝露出SiN層的風險，從而克服了密布的通孔會剝離底層的問題。但是，這種制造方法周期長，為雙大馬士革結構的后段互聯制造的標準工藝的兩倍，工藝也復雜，成本亦自然增加。
【發明內容】
[0013]本發明的目的在于提供一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，以縮短雙大馬士革結構制造的周期，降低工藝難度，縮減制造成本。
[0014]為了解決上述問題，本發明提供一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，所述蝕刻方法包括如下步驟:
[0015]在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層；
[0016]進行軟烤后采用回蝕刻工藝，使所述抗反射層的表面一與所述介電層的表面平齊后，停止所述回蝕刻工藝；
[0017]進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤。
[0018]進一步的，在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層的步驟之前，還包括:形成一層間金屬層，在所述層間金屬層上淀積一蝕刻終止層，在所述蝕刻終止層上淀積所述介電層。
[0019]進一步的，在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層的步驟之前，還包括:形成一層間金屬層，在所述層間金屬層上淀積一蝕刻終止層，在所述蝕刻終止層上淀積所述介電層，在所述介電層淀積一氮氧化硅層。
[0020]進一步的，所述兩種通孔由上至下貫穿氮氧化硅層、介電層。
[0021 ] 優選的，所述蝕刻終止層使用的材料為氮化硅。
[0022]優選的，所述軟烤的工藝參數為:溫度為130°C，時間為90s。
[0023]進一步的，進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤的步驟后，還包括:形成溝槽，并向所述通孔和溝槽中填充金屬，以形成雙大馬士革結構的后段互聯。
[0024]優選的，所述金屬為銅或鋁中的一種。
[0025]與現有技術相比，本發明公開的一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，包括如下步驟:在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層；進行軟烤后采用回蝕刻工藝，使所述抗反射層的表面一與所述介電層的表面平齊后，停止所述回蝕刻工藝；進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤。本發明通過同時優化抗反射層的覆蓋和蝕刻，解決了通孔中抗反射層的均勻性及提高了通孔中的抗反射層的留量，解決了高密度的通孔與其底部連接的蝕刻停止層所存在的剝離問題，以及簡化了工藝流程，使通孔中填充抗反射層和蝕刻的2次工序簡化為I次，簡約了制造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為現有技術實施例一中的雙大馬士革結構的制造方法的流程示意圖；
[0027]圖2a和圖2b為現有技術實施例一中的雙大馬士革結構的制造方法的剖面結構示意圖；
[0028]圖3為現有技術實施例二中的雙大馬士革結構的制造方法的流程示意圖；
[0029]圖4a至圖4d為現有技術實施例二中的雙大馬士革結構的制造方法的剖面結構示意圖；
[0030]圖5為本發明一實施例中的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法；
[0031]圖6a至圖6c為本發明一實施例中的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0033]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
[0034]以圖5所不的流程不意圖為例，結合圖6a至圖6c,,對本發明提供的一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法進行詳細說明。所述用于雙大馬士革結構的蝕刻方法包括如下步驟:
[0035]在步驟SI中，參見圖6a，向一介電層100進行蝕刻，從而形成兩種通孔，分別為密布的通孔200-1和分布稀疏的通孔200-2，所述的兩種通孔均貫穿介電層，然后向所述的兩種通孔內均勻涂布抗反射層300并填滿通孔。所述介電層100可以為FSG或低K介電材料等中的一種。
[0036]其中，所述介電層100淀積在一蝕刻終止層400的表面上，而所述蝕刻終止層400淀積在一層間金屬層500的表面上。所述蝕刻終止層400使用的材料為氮化硅(SiN)。
[0037]如所述介電層100的表面還淀積一氮氧化硅層(S1N) 600，則所述兩種通孔200-1,200-2由上至下貫穿氮氧化硅層600、介電層100，露出所述蝕刻終止層400的表面。
[0038]在步驟S2中，參見圖6b，先對所述抗反射層300進行軟烤，所述軟烤的工藝參數為:溫度為130°C，時間為90s，軟烤的主要目的是將抗反射層300中的水蒸發去掉。所以，所述軟烤之后，所述抗反射層300收縮變化不明顯，通孔分布密度高的區域所存在的抗反射層的高度比其他區域所存在的抗反射層的高度略低，即高度差hi不明顯。然后，采用回蝕刻工藝，當所述抗反射層的表面與所述介電層的表面平齊后，停止所述回蝕刻工藝。
[0039]此時，密布的通孔中的抗反射層比分布稀疏的通孔中的抗反射層更先與所述介電層的表面平齊，由于進行軟烤后的兩種通孔中的抗反射層的變化程度差異也不大，因此回蝕刻工藝后兩種通孔中存在的抗反射層的高度差h2不明顯。所以，在執行本步驟的過程中不存在過蝕刻的問題。
[0040]在步驟S3中，參見圖6c，再進行預烤，所述軟烤的工藝參數為:溫度為180°C，時間為90s，預烤的主要目的是將抗反射層300中的溶劑蒸發去掉，并且可增加抗反射層300與通孔四周之間附著力。當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤，所述預定值由實際產品的工藝要求確定。此時，抗反射層的高度差h3數值也很小，在通孔中分布均勻。
[0041]由于抗反射層化學交連溫度較高，通常在180°C以上，本發明利用這一特點將對抗反射層的預烤步驟放到了對抗反射層的回蝕刻工藝步驟之后，而只在抗反射層進行填充和覆蓋的步驟完成后，對抗反射層只進行簡單的軟烤，以達到去水的目的，同時在抗反射層的回蝕刻工藝步驟中省略了過蝕刻的步驟，如此可以解決通孔中抗反射層的均勻性以及可以在通孔中獲得更多的抗反射層的留量。
[0042]在步驟S3之后，再蝕刻形成溝槽，并向所述通孔和溝槽中填充金屬，以形成雙大馬士革結構的后段互聯。所述的金屬為銅或鋁中的一種。
[0043]由于高密度的通孔中抗反射層的留量得以提高，如此可以解決高密度的通孔與其底部連接的蝕刻停止層所存在的剝離問題。此外，本發明還簡化了工藝流程，使通孔中填充抗反射層和蝕刻的2次工序簡化為I次，簡約了制造成本。
[0044]本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，包括如下步驟: 在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層； 進行軟烤后采用回蝕刻工藝，使所述抗反射層的表面一與所述介電層的表面平齊后，停止所述回蝕刻工藝； 進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤。
2.如權利要求1所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層的步驟之前，還包括: 形成一層間金屬層，在所述層間金屬層上淀積一蝕刻終止層，在所述蝕刻終止層上淀積所述介電層。
3.如權利要求1所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，在一介電層中形成貫穿介電層的密布的和稀疏的兩種通孔，向兩種通孔內均勻涂布填滿抗反射層的步驟之前，還包括: 形成一層間金屬層，在所述層間金屬層上淀積一蝕刻終止層，在所述蝕刻終止層上淀積所述介電層，在所述介電層淀積一氮氧化硅層。
4.如權利要求3所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，所述兩種通孔由上至下貫穿氮氧化硅層、介電層。
5.如權利要求2或4所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，所述蝕刻終止層使用的材料為氮化硅。
6.如權利要求1所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，所述軟烤的工藝參數為:溫度為130°C，時間為90s。
7.如權利要求1所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，進行預烤，當所述通孔中的抗反射層的留量達到預定值時，停止所述預烤的步驟后，還包括: 形成溝槽，并向所述通孔和溝槽中填充金屬，以形成雙大馬士革結構的后段互聯。
8.如權利要求7所述的用于雙大馬士革結構的蝕刻方法，其特征在于，所述金屬為銅或鋁中的一種。
【文檔編號】H01L21/768GK104347479SQ201310324006
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】傅俊, 戴海燕, 楊曉松 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司