改善通孔金属连接缺陷的方法技术

一种改善通孔金属连接缺陷的方法，包括下列步骤：在金属层上形成氧化硅层；在氧化硅层上形成图案化第一光阻层；以第一光阻层为掩膜，蚀刻氧化硅层至露出金属层，形成接触孔；去除第一光阻层；在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满接触孔；在抗反射层上形成图案化第二光阻层；以第二光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和氧化硅层，形成开口宽度大于等于５００ｎｍ的沟槽，与接触孔连通构成通孔；去除第二光阻层和抗反射层；在通孔内填充满金属。经过上述步骤，后续沉积的材料，不会陷于通孔内的孔洞中，进而实现提高元件之间电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造方法，尤其涉及在制作金属导线连接过程 中，。
技术介绍
随着ULSI(超大规模集成)技术的飞速发展，半导体设备的布线设计原则的 小型化在不断进展。被集成的元件数量在增加，大规模集成电路的布线更为 复杂，在此情况下，多层互连吸引了注意力，通孔鴒塞沉积便是其中关键的 一种互连技术。互连技术对产品成品率的提高起着关键性的作用。现有形成通孔金属连接的方法请参考申请号为200310122396中国申请专 利公开的技术方案。如图1A所示，首先，用物理气相沉积法在金属层10表面 形成阻挡层12，用以防止金属扩散；用物理气相沉积法在阻挡层12上形成氧 化硅层14。如图1B所示，用旋涂法在氧化硅层14上形成光阻层(未图示)，经过曝 光显影工艺后，在光阻层上形成开口图形；以光阻层为掩膜，用等离子体蚀 刻法蚀刻氧化硅层14至露出阻挡层12,形成开口宽度为60nm至350nm的通孔 16;用化学气相沉积法在氧化硅层14上形成金属钨层15，且将金属钨层15填 充满通孔16,形成通孔鴒塞，由于通孔16的开口宽度小于350nm,所以在向通 孔16中沉积金属鴒层15时很容易出现孔洞17。如图1C所示，用化学机械抛光法研磨金属鴒层至露出氧化硅层14,由于 通孔16中的金属鴒内有孔洞17，所以在研磨后会将孔洞17露出金属鴒层表面。现有技术由于通孔内的金属物质中有孔洞的存在，在研磨金属物质时会 使孔洞露出，使得后续沉积材料时，容易陷于通孔内的孔洞中，进而导致元 件之间电性能变差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种改善金属导线连接缺陷的方法，防止由于 通孔内的金属物质中有孔洞的存在，在研磨金属物质时会使孔洞露出，使得 后续沉积材料时，容易陷于通孔内的孔洞中，进而导致元件之间电性能变差。为解决上述问题，本专利技术提供一种改善金属导线连接缺陷的方法，包括下列步骤在金属层上形成氧化硅层；在氧化硅层上形成图案化第一光阻层； 以第一光阻层为掩膜，蚀刻氧化硅层至露出金属层，形成接触孔；去除第一 光阻层；在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满接触孔；在抗反射层 上形成图案化第二光阻层；以第二光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和氧化硅层， 形成开口宽度大于等于500nm的沟槽，与接触孔连通构成通孔；去除第二光阻 层和抗反射层；在通孔内填充满金属。沟槽的开口宽度为500nm 1000nm ，沟槽的深度为氧化硅层厚度的 1/10~1/2。接触孔的开口宽度为60nm 350um。在通孔内填充的金属为钨。本专利技术提供一种改善金属导线连接缺陷的方法，包括下列步骤在金属 层上形成氧化硅层；在氧化硅层上形成图案化第一光阻层；以第一光阻层为 掩膜，蚀刻氧化硅层，形成开口宽度大于等于500nm的沟槽；去除第一光阻层； 在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满沟槽；在抗反射层上形成图案 化第二光阻层；以第二光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和氧化硅层至露出金属层，形成接触孔，与沟槽连通构成通孔；去除第二光阻层和抗反射层；在通 孔内填充满金属。沟槽的开口宽度为500nm 1000nm ，沟槽的深度为氧化硅层厚度的 1/10 1/2。接触孔的开口宽度为60nm 350um。在通孔内填充的金属为鴒。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术在接触孔上方形成开口 宽度大于等于500nm的沟槽构成通孔，由于沟槽的开口宽度大，所以在将金属 物质填充入通孔时，只有接触孔中出现孔洞，而沟槽内不会出现孔洞，在研 磨金属钨层后由于沟槽在接触孔上方，不会使接触孔中的孔洞露出金属镇层 表面，使得后续沉积的材料，不会陷于接触孔内的孔洞中，进而提高了元件 之间电性能。附图说明图1A至图1C是现有技术形成通孔金属连接的示意图。 图2是本专利技术形成通孔金属连接的第一实施例流程图。 图3A至图3F是本专利技术形成通孔金属连接的第一实施例示意图。 图4是本专利技术形成通孔金属连接的第二实施例流程图。 图5A至图5F是本专利技术形成通孔金属连接的第二实施例示意图。 具体实施例方式近年来，随着半导体集成电路制造技术的发展，集成电路中所含元件的 数量不断增加，元件的尺寸也因集成度的提升而不断地缩小，线的宽度也越 来越窄，因此对于良好线路连接的需求也越来越大。同时，因为双镶嵌结构 能避免重迭误差以及解决现有金属工艺的限制，双镶嵌制程便被广泛地应用在半导体制作过程中而提升元件可靠度。因此，双镶嵌制程已成为现今金属 导线连结技术的主流。本专利技术采用双镶嵌结构来提高元件之间电性能。为使 本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术 的具体实施方式做详细的说明。图2是本专利技术形成通孔金属连接的第一实施例流程图。如图2所示，执 行步骤S201在金属层上形成氧化硅层；S202在氧化石圭层上形成图案化第一光 阻层；S203以第一光阻层为掩膜，蚀刻氧化硅层至露出金属层，形成接触孔； S204去除第一光阻层；S205在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满接 触孔；S206在抗反射层上形成图案化第二光阻层；S207以第二光阻层为掩膜， 蚀刻抗反射层和氧化硅层，形成开口宽度大于等于500nm的沟槽，与接触孔 连通构成通孔；S208去除第二光阻层和抗反射层；S209在通孔内填充满金属。图3A至图3F是本专利技术形成通孔金属连接的第 一实施例示意图。如图3A所 示，首先，用物理气相沉积法在金属层20表面形成阻挡层22，阻挡层22的材 料为钛和氮化钛；用物理气相沉积法在阻挡层22上形成氧化硅层24。如图3B所示，用旋涂法在氧化硅层24上形成第一光阻层26,经过曝光显 影工艺后，在第一光阻层26上形成第一开口图形；以第一光阻层26为掩膜， 用等离子体蚀刻法蚀刻氧化硅层24至阻挡层22,形成接触孔27。如图3C所示，用灰化和湿法蚀刻法去除第一光阻层26;用旋涂法在氧化 硅层24形成厚度为200nm 500nm的抗反射层28,且抗反射层28填充满接触孔 27;用化学机械抛光法平坦化抗反射层28。如图3D所示，用旋涂法在抗反射层28上形成第二光阻层30,经过曝光显 影工艺后，在第二光阻层30上形成第二开口图形；以第二光阻层30为掩膜， 用等离子体蚀刻法蚀刻抗反射层28和氧化硅层24,形成沟槽31 。如图3E所示，用灰化和湿法蚀刻法去除第二光阻层30和抗反射层28,沟 槽31和接触孔27构成通孔29。如图3F所示，用物理气相沉积法或化学气相沉积法在氧化硅层24上形成 金属钨层32，并将金属鴒层32填充满通孔29,形成通孔鴒塞；用化学机械抛 光法研磨金属鴒层32至露出氧化硅层24。本实施例中，金属层20的厚度为200nm 1000nm，具体厚度例如200 nm、 300 nm、 400 nm、 500 nm、 600 nm、 700 nm、 800 nm、 900 nm或1000 nm;阻 挡层22的厚度为16 nm 80 nm,具体厚度为16nm、 20 nm、 30nm、 40nm、 50 nm、 60 nm、 70 nm或80 nm;氧化硅层24的厚度为300 nm 1200 nm，具体厚 度例如300 nm、 400 nm、 500 nm、 600 nm、 700 nm、 800 nm、 900 nm、 1000 nm、 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于，包括下列步骤：在金属层上形成氧化硅层；在氧化硅层上形成图案化第一光阻层；以第一光阻层为掩膜，蚀刻氧化硅层至露出金属层，形成接触孔；去除第一光阻层；在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满接触孔；在抗反射层上形成图案化第二光阻层；以第二光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和氧化硅层，形成开口宽度大于等于５００ｎｍ的沟槽，与接触孔连通构成通孔；去除第二光阻层和抗反射层；在通孔内填充满金属。

【技术特征摘要】
1.一种改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于，包括下列步骤在金属层上形成氧化硅层；在氧化硅层上形成图案化第一光阻层；以第一光阻层为掩膜，蚀刻氧化硅层至露出金属层，形成接触孔；去除第一光阻层；在氧化硅层形成抗反射层，且抗反射层填充满接触孔；在抗反射层上形成图案化第二光阻层；以第二光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和氧化硅层，形成开口宽度大于等于500nm的沟槽，与接触孔连通构成通孔；去除第二光阻层和抗反射层；在通孔内填充满金属。2. 根据权利要求l所述的改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于沟槽的 开口宽度为500nm 1000nm。3. 根据权利要求2所述的改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于沟槽的 深度为氧化硅层厚度的1/10 1/2。4. 根据权利要求l所述的改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于接触孔 的开口宽度为60nm 350nm。5. 根据权利要求l所述的改善通孔金属连接缺陷的方法，其特征在于在通孔 内填充的金属为钨。6. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪中山，
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[中国|上海]