一种晶圆制程的金属连线工艺制造技术

本发明专利技术涉及晶圆制造领域，尤其涉及一种晶圆制程的金属连线工艺，在第一金属层上依次沉积氮化硅层和二氧化硅层后，涂布光刻胶覆盖二氧化硅层的四周，以暴露二氧化硅层的中间区域；接着分布刻蚀二氧化硅层的暴露区域形成碗状结构，以暴露底下的部分氮化硅层；之后刻蚀去除暴露的氮化硅层以暴露部分第一金属层；最后在暴露的第一金属层上沉积第二金属填充上述刻蚀形成的碗状结构，以实现金属连线。本发明专利技术通过分步刻蚀步骤，在二氧化硅层中形成碗状的刻蚀结构，后续沉积连线金属时能够与该碗状结构的侧壁高度贴合，提高覆盖性能，保证晶圆质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶圆制造领域，尤其涉及一种晶圆制程的金属连线工艺。
技术介绍
现有晶圆制造后段连线工艺中，将铜层表面各膜层刻蚀掉形成垂直剖面，然后沉积金属覆盖铜层表面，并填补刻蚀区域以实现与铜层的连接。这样带来的一个问题是，对于更高的技术节点，例如32nm技术节点，刻蚀形成垂直剖面后，如图1所示，再沉积金属填补时无法与垂直剖面10高度贴合，导致覆盖性能降低，连线不稳定，影响晶圆的质量。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供一种晶圆制程的金属连线工艺，通过分步刻蚀形成碗状的刻蚀结构，以弥补现有技术中连线金属与垂直剖面无法高度贴合而影响连线导致晶圆质量降低的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：提供一种晶圆制程的金属连线工艺，基于一沉积有第一金属层的衬底，其特征在于，包括：S1，于所述第一金属层上依次沉积氮化硅层和二氧化硅层；S2，涂布光刻胶覆盖二氧化硅层的四周，以暴露所述二氧化硅层的中间区域；S3，分布刻蚀所述二氧化硅层形成碗状结构，以暴露部分氮化硅层；S4，刻蚀去除暴露的氮化硅层以暴露部分第一金属层；S5，于所述暴露的第一金属层上沉积第二金属填充所述碗状结构，以实现金属连线。优选的，上述的金属连线工艺中，所述分布刻蚀的步骤包括：S31，对所述二氧化硅层的暴露区域进行第一次刻蚀以去除部分二氧化硅层；S32，去除临近第一次刻蚀区域的部分光刻胶后，对暴露的二氧化硅层进行第二次刻蚀，以扩大第一次刻蚀的广度及深度。优选的，上述的金属连线工艺中，所述分布刻蚀的步骤还包括：S33，重复上述步骤S32，直至第N次刻蚀形成碗状结构以暴露部分氮化硅层；其中，所述N为大于等于3的正整数。优选的，上述的金属连线工艺中，所述第一金属层为铜层。优选的，上述的金属连线工艺中，所述第二金属为铝。优选的，上述的金属连线工艺中，采用四乙基原硅酸盐形成所述二氧化硅层。优选的，上述的金属连线工艺中，所述氮化硅层的厚度为500埃。优选的，上述的金属连线工艺中，所述二氧化硅层的厚度为5500
埃。优选的，上述的金属连线工艺中，所述光刻胶的厚度为1.4μm。优选的，上述的金属连线工艺中，于所述碗状结构中沉积第二金属前，清除所述二氧化硅层上残余的光刻胶。上述技术方案具有如下优点或有益效果：本专利技术通过分步刻蚀步骤，在二氧化硅层中形成碗状的刻蚀结构，后续沉积连线金属时能够与该碗状结构的侧壁高度贴合，提高覆盖性能，保证晶圆质量。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是现有技术刻蚀形成垂直剖面的示意图；图2是本专利技术的方法流程图；图3～图8是本专利技术实施例中各步骤的结构图。具体实施方式本专利技术公开的晶圆制程的金属连线工艺，如图2所示，首先在一沉积有第一金属层的衬底上依次沉积氮化硅层和二氧化硅层；然后涂布光刻胶覆盖二氧化硅层的四周，以暴露二氧化硅层的中间区域；接着分布刻蚀二氧化硅层的暴露区域形成碗状结构，以暴露底下的部分
氮化硅层；之后刻蚀去除暴露的氮化硅层以暴露部分第一金属层；最后在暴露的第一金属层上沉积第二金属填充上述刻蚀形成的碗状结构，以实现金属连线。需要注意的是，本专利技术所说第一金属层沉积在一衬底上，该衬底是指形成晶圆的硅衬底，在硅衬底上沉积第一金属层之前还包括若干步前处理操作，因这些操作步骤不属于本专利技术的连线工艺，因此此处不作赘述。下面通过具体的实施例以及附图详细阐述本专利技术的金属连线工艺。首选，在第一金属层(一般为铜层)1之上沉积形成氮化硅层2和二氧化硅层3，利用现有的沉积工艺即可。采用四乙基原硅酸盐(TEOS)形成二氧化硅层3，因TEOS形成的SiO2膜具有台阶侧面部被覆性能好的优点，以方便后续沉积第二金属实现连接。形成TEOS膜3后，在该TEOS膜3上方涂布光刻胶4，形成如图3所示的结构。其中，光刻胶4涂布于TEOS膜3的四周，暴露出中间待刻蚀区域(俯视图如图4所示)。暴露的待刻蚀区域的尺寸根据具体的工艺需求作调整，因本专利技术后续采用分步刻蚀的方式，因此涂布光刻胶4时可在TEOS膜3的中间留有一稍小的待刻蚀区域，待后续分步刻蚀逐步扩大刻蚀的广度以达到理想的尺寸。作为一个优选的实施例，沉积形成的氮化硅层2的厚度500埃，TEOS膜3的厚度为5500埃，光刻胶4(优选为PFI-88型光刻胶)的厚度为1.4μm。当然各膜层的厚度可以根据具体的工艺需求灵活
改变，此处所述仅为本专利技术的一个实施例。涂布光刻胶4暴露出TEOS膜3的待刻蚀区域后，对该待刻蚀区域进行第一次刻蚀以去除部分TEOS膜，留下如图5所示的TEOS膜31。并去除临近第一次刻蚀区域的部分光刻胶，留下如图5所示的光刻胶41。去除临近第一次刻蚀区域的部分光刻胶，留下光刻胶41后，TEOS膜31的待刻蚀区域比第一次刻蚀的区域尺寸有所扩大(图5中虚线框出部分)，此时对虚线框内的TEOS膜31以及第一次刻蚀留下的TEOS膜31的暴露部分进行第二次刻蚀，以加深第一次刻蚀的深度，留下如图6所示的TEOS膜32。并去除临近第二次刻蚀区域的部分光刻胶，留下如图6所示的光刻胶42。这时TEOS膜32的待刻蚀区域较之第二次刻蚀的区域尺寸又有所扩大(图6中虚线框出部分)，此时对虚线框内的TEOS膜32以及第二次刻蚀留下的TEOS膜32的暴露部分进行第三次刻蚀，以加深第二次刻蚀的深度，留下TEOS膜33，形成如图7所示的碗状结构。该碗状结构的底部暴露出部分氮化硅层21。并去除临近第三次刻蚀区域的部分光刻胶，留下如图7所示的光刻胶43。需要注意的是，本实施例将TEOS膜3的刻蚀分成三个子步骤分步进行，于实际生产中可根据工艺需求分成若干步依次进行，每刻蚀一步，TEOS膜3的刻蚀广度及深度增加一些，最后形成的碗状结构的底部暴露出的氮化硅层21的尺寸须符合后续连线要求。在图7中，为显示出每步刻蚀的区分，将碗状结构的侧边绘成棱角分明的阶梯
形，在实际的分步刻蚀步骤中，形成的碗状结构侧边较为圆滑。当然也可根据工艺需求刻蚀成图7所示的阶梯形，本专利技术对此不作限制。形成碗状结构暴露出底部氮化硅层21后，如图8所示，刻蚀去除暴露出的这部分氮化硅层21，以暴露出底部的铜层11。并去除TEOS膜33上残余的光刻胶43。最后，在暴露的铜层11上沉积第二金属(通常为铝)5填充上述刻蚀形成的碗状结构，形成如图8所示的结构，以实现铜和铝的金属连线。通过实验发现，采用本专利技术分步刻蚀TEOS膜的方法形成碗状结构，根据具体的工艺需求，通过调整分步的步骤以及每步刻蚀的力度来调整碗状结构的侧壁坡度，在后续沉积金属铝时该碗状结构与铝充分接触，形成良好覆盖。综上所述，本专利技术通过分步刻蚀步骤，在TEOS膜中形成碗状的刻蚀结构，后续沉积连线金属时能够与该碗状结构的侧壁高度贴合，提高覆盖性能，保证晶圆质量。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本专利技术的实质内容，在此不予赘述。以上对本专利技术的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆制程的金属连线工艺，基于一沉积有第一金属层的衬底，其特征在于，包括：S1，于所述第一金属层上依次沉积氮化硅层和二氧化硅层；S2，涂布光刻胶覆盖二氧化硅层的四周，以暴露所述二氧化硅层的中间区域；S3，分布刻蚀所述二氧化硅层形成碗状结构，以暴露部分氮化硅层；S4，刻蚀去除暴露的氮化硅层以暴露部分第一金属层；S5，于所述暴露的第一金属层上沉积第二金属填充所述碗状结构，以实现金属连线。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆制程的金属连线工艺，基于一沉积有第一金属层的衬底，其特征在于，包括：S1，于所述第一金属层上依次沉积氮化硅层和二氧化硅层；S2，涂布光刻胶覆盖二氧化硅层的四周，以暴露所述二氧化硅层的中间区域；S3，分布刻蚀所述二氧化硅层形成碗状结构，以暴露部分氮化硅层；S4，刻蚀去除暴露的氮化硅层以暴露部分第一金属层；S5，于所述暴露的第一金属层上沉积第二金属填充所述碗状结构，以实现金属连线。2.如权利要求1所述的晶圆制程的金属连线工艺，其特征在于，所述分布刻蚀的步骤包括：S31，对所述二氧化硅层的暴露区域进行第一次刻蚀以去除部分二氧化硅层；S32，去除临近第一次刻蚀区域的部分光刻胶后，对暴露的二氧化硅层进行第二次刻蚀，以扩大第一次刻蚀的广度及深度。3.如权利要求1所述的晶圆制程的金属连线工艺，其特征在于，所述分布刻蚀的步骤还包括：S33，重复上...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡顺，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42