專利名稱：一種雙大馬士革工藝中通孔填充的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制備領(lǐng)域，更確切的說，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在半導(dǎo)體器件中的雙大馬士革工藝中通孔填充的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有半導(dǎo)體元器件制造技術(shù)中，雙大馬士革工藝是在介質(zhì)層上打開通孔及溝槽并進(jìn)行金屬等材料填充的一種常用技術(shù)。雙大馬士革結(jié)構(gòu)若依干蝕刻方式的不同來分類的話，目前大致上可分為先溝槽開挖、先通孔開挖及自我對準(zhǔn)式等三種技術(shù)。首先，先溝槽開挖為最先被大部份公司采用以發(fā)展雙大馬士革結(jié)構(gòu)的方法。此法首先在已沉積之介電層上蝕刻出導(dǎo)線用的溝槽圖形，然后進(jìn)行通孔的光刻定義，最后再蝕刻出通孔圖形。此法之缺點在于進(jìn)行通孔的光刻定義時，由于此處的光阻較厚，因此曝光與微影較為困難。同時，可注意到在兩介電層中間及最底部加了所謂的“蝕刻終止層”，一般為氮化硅。底部的蝕刻終止層，其作用是避免在通孔蝕刻至底部時，因為過度蝕刻而對下層之材料產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。而中間的蝕刻終止層，其作用則是使溝槽的蝕刻深度得以精確控制及一致化。若未加上此一蝕刻終止層的話，由于干蝕刻之不均勻性、微負(fù)載效應(yīng)及深寬比效應(yīng)等，會使得溝槽的深度難以控制及不一致。其次，先通孔開挖與先溝槽開挖法不同的是先進(jìn)行通孔的蝕刻然后再蝕刻導(dǎo)線用的溝槽圖形。相比光刻定義較溝槽較為困難，此法由于通孔的光刻定義是在平坦平面上，因此較為容易，工藝窗口也較大。但此法的缺點是在之后的溝槽光刻定義時，由于光阻及ARC 抗反射層會將通孔填滿，造成在溝槽蝕刻后，通孔中可能會有有機殘余物殘存的問題。再次，自我對準(zhǔn)式較為復(fù)雜，但具有一些優(yōu)點。此法首先在已沉積之介電層上再沉積一層氮化硅作為所謂的硬掩模層，然后在硬掩模層上蝕刻出通孔所需之圖形，但在此先不往下層之介電層蝕刻下去。接下來沉積第二層之介電層，然后進(jìn)行溝槽之光刻定義，最后進(jìn)行干蝕刻，在蝕刻至溝槽底部時，利用氧化硅對氮化硅之高蝕刻選擇比。以氮化硅作為溝槽之蝕刻終止層，同時并繼續(xù)蝕刻下去至通孔圖形完成為止。此法之優(yōu)點在于只需一道干蝕刻步驟，同時溝槽及通孔之光刻定義也由于都是在平坦面上實行而較為容易。不過此法對干蝕刻之困難度較高。針對上述所提到的，先通孔開挖的雙大馬士革工藝，為了避免光阻及ARC抗反射層在溝槽刻蝕后的殘渣將通孔填滿、阻塞，當(dāng)前普遍采用BARC (Bottom Anti-Reflective coating)底部抗反射層或DUO等有機物質(zhì)在刻蝕之前先將通孔填充以防止殘渣填滿通孔的技術(shù)。但是該技術(shù)的使用會導(dǎo)致晶圓的制作生產(chǎn)成本升高，且一些如DUO等物質(zhì)的材料來源單一并且價格不菲，一旦供應(yīng)中斷很容易導(dǎo)致生產(chǎn)停滯等情況發(fā)生。正是基于現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種新的雙大馬士革工藝中通孔制造和通孔中進(jìn)行填充的方法
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明公開了一種新的雙大馬士革工藝中通孔填充的方法，在一包含大量半導(dǎo)體器件的晶圓的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜上沉積有第二金屬層間介質(zhì)層，并且在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜下方分布有第一金屬層間介質(zhì)層，在第一金屬層間介質(zhì)層中形成有半導(dǎo)體器件的多個金屬互連線，具體而言，主要包括以下步驟
步驟1、在第二金屬層間介質(zhì)層上自下而上依次沉積介質(zhì)層及介電阻擋層； 步驟2、蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成位于部分金屬互連線上方的多個通孔，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜上； 步驟3、在通孔中填充高密度等離子體氧化物；
步驟4、采用化學(xué)機械研磨除去介電阻擋層上方多余的高密度等離子體氧化物； 步驟5、對通孔中的高密度等離子體氧化物進(jìn)行回蝕操作，在通孔的底部保留部分的高密度等離子體氧化物；
步驟6、蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成多個深度淺于通孔深度的第一類溝槽；
其中，在介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層中包含有通孔的區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第一類溝槽，并且刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層中，其間環(huán)繞在通孔的上部的周圍的部分介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層被刻蝕掉，而通孔的下部形成在第一類溝槽的下方；
步驟7、去除在通孔的底部保留的高密度等離子體氧化物并移除剩下介電阻擋層； 步驟8、去除通孔底部的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜以在通孔的底部暴露金屬互連線。上述的方法，其中，步驟1中所述的介質(zhì)層為氧化層或介質(zhì)抗反射層，或為在一氧化層上生長一介質(zhì)抗反射層的復(fù)合層。上述的方法，其中，步驟1中所述的介電阻擋層為SiN或SiC或SiCN。上述的方法，其中，步驟3中高密度等離子體氧化物的填充方式為高密度等離子體的化學(xué)氣相沉積法。上述的方法，其中，蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成第一類溝槽的同時還形成有第二類溝槽；
其中，在介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層中不包含通孔的部分區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第二類溝槽，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層中，并且第二類溝槽與第一類溝槽的深度相同。上述的方法，其中，步驟6中蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層時， 在介電阻擋層上方旋涂光阻進(jìn)行光刻工藝以在光阻中定義溝槽圖形，并在溝槽圖形處形成開口，通過開口蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層而形成第一、第二類溝槽。上述的方法，其中，還包括在步驟6之后灰化去除剩下的所述光阻。上述的方法，其中，在步驟6中，形成第一類溝槽后，在通孔的底部保留的高密度等離子體氧化物位于通孔的下部結(jié)構(gòu)中。上述的方法，其中，所述氧化層為通過正硅酸乙酯所形成的，所述介質(zhì)抗反射層為通過化學(xué)氣相沉積法所制成的抗反射層。上述的方法，其中，所述半導(dǎo)體器件為互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件。本發(fā)明雙大馬士革工藝中通孔填充的方法，主要的優(yōu)點在于1、本發(fā)明雙大馬士革工藝中通孔填充的方法在生產(chǎn)中的所要求的材料或工藝要求成本更低。2、本發(fā)明雙大馬士革工藝中通孔填充的方法中所需要的高密度等離子體氧化物來源比較多元化，較之BARC等有機抗反射涂層更為有效。3、本發(fā)明雙大馬士革工藝中通孔填充的方法較以之前的工藝，具有更佳的通孔填充效果，工藝過程中所采用的介電阻擋層作為硬掩膜而刻蝕效果佳。本領(lǐng)域的技術(shù)人員閱讀以下較佳實施例的詳細(xì)說明，并參照附圖之后，本發(fā)明的這些和其他方面的優(yōu)勢無疑將顯而易見。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。圖1顯示了本發(fā)明雙大馬士革工藝所應(yīng)用的CMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-8是本發(fā)明雙大馬士革工藝中通孔填充的方法的流程示意圖。
具體實施例方式參見圖1所示，在一種實施方式中，例如在互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件100中， NMOS器件和PMOS器件共同形成在晶圓(或硅襯底)的外延層中，其中，NMOS器件的有源區(qū)如源區(qū)112、漏區(qū)113、及P阱114與PMOS器件的有源區(qū)如源區(qū)122、漏區(qū)123、及N阱124通過有源區(qū)周圍的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI，Shallow trench isolation) 130進(jìn)行隔離。NMOS 器件的柵極111形成在柵氧化物層115之上，PMOS器件的柵極121形成在柵氧化物層125 之上，并且NMOS器件的柵極111、PMOS器件的柵極121的側(cè)壁上還環(huán)繞有例如沒有摻雜的 Si02等材料的側(cè)墻隔離層(Spacer) 134。其中，柵極111、柵極121各自的頂部均分別形成有導(dǎo)電性能較好的導(dǎo)電層135，柵極111、121分別通過導(dǎo)電層135與互連通孔136 (為了簡潔，圖中示意性的描述了部分互連通孔136)內(nèi)部填充的金屬電性接觸，互連通孔136內(nèi)填充的金屬用于將NMOS器件和PMOS器件的柵極111、121分別電性導(dǎo)出。源區(qū)112、漏區(qū)113 以及源區(qū)122、漏區(qū)123分別通過導(dǎo)電性能較好的導(dǎo)電層132與互連通孔133 (為了簡潔， 圖中示意性的描述了部分互連通孔133)內(nèi)部填充的金屬電性接觸，互連通孔133內(nèi)填充的金屬用于用于將NMOS器件和PMOS器件的源區(qū)112、漏區(qū)113以及源區(qū)122、漏區(qū)123分別電性導(dǎo)出。導(dǎo)電層132、135可選擇例如先沉積鎳層再進(jìn)行快速熱合金處理而形成的NiSi。 并且，覆蓋CMOS器件并起到絕緣和物理保護作用的介電層131—般采用磷硅玻璃(PSG)，互連通孔133、136位于介電層131中，互連通孔133、136內(nèi)部的典型填充物一般為鎢。通常， 大量半導(dǎo)體器件100包含在晶圓中(圖1即是晶圓的截面示意圖)，而晶圓中第二金屬層間介質(zhì)層薄膜(IMD2 Liner) 102a上沉積有第二金屬層間介質(zhì)層(IMD2) 102，并且在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 下方分布有第一金屬層間介質(zhì)層(IMDl) 101及位于第一金屬層間介質(zhì)層101下方的第一金屬層間介質(zhì)層薄膜(IMD1 Liner) 101a，在第一金屬層間介質(zhì)層101 中形成有半導(dǎo)體器件100的金屬互連線109，一部分金屬互連線109用于電性接觸互連通孔133內(nèi)部的填充金屬，另一部分金屬互連線109用于電性接觸互連通孔136內(nèi)部的填充
ο
參見圖1-8所示，為了詳細(xì)的描述本發(fā)明所提出的工藝流程，基于上述對半導(dǎo)體器件100結(jié)構(gòu)的介紹，本發(fā)明提出了雙大馬士革工藝中通孔填充的方法中，包括下述步驟
1)在第二金屬層間介質(zhì)層上自下而上沉積介質(zhì)層及介電阻擋層；
2)蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成位于多個金屬互連線上方的多個通孔，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜上，也即通孔底部的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜并未被刻蝕掉，此時在通孔底部與金屬互連線之間還存在一層第二金屬層間介質(zhì)層薄膜；
3)在通孔中填充高密度等離子體氧化物；
4)采用化學(xué)機械研磨除去介電阻擋層上方多余的高密度等離子體氧化物；
5)對通孔中的高密度等離子體氧化物進(jìn)行回蝕操作，留下阻擋通孔的高密度等離子體氧化物；
6)蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成多個深度淺于通孔深度的第一類溝槽和第二類溝槽；值得注意的是，為了簡化起見，本申請并未將另外一些未示意出而又起到介質(zhì)層的物理結(jié)構(gòu)描述出來，例如，如果介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層之上還存在其他的覆蓋層，那么要蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層而形成多個深度淺于通孔深度的第一類溝槽和第二類溝槽，必須于刻蝕介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層之前先行刻蝕其他的覆蓋層；
7)去除殘余的介電阻擋層以及高密度等離子體氧化物；
8)去除通孔底部的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜。具體而言，下述內(nèi)容將詳細(xì)對上述步驟進(jìn)行解釋。如圖1所示，在已設(shè)置有第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 的晶圓上，依次自下而上沉積第二金屬層間介質(zhì)層102、介質(zhì)層103 和介電阻擋層104。其中，介質(zhì)層103為氧化層(Oxide)或是介質(zhì)抗反射層DARCXDielectric Anti-reflective coating)，或為在一氧化層上生長一介質(zhì)抗反射層的復(fù)合層。在一種實施方式中，氧化層為通過正硅酸乙酯(TEOS)所生成的，TEOS主要是為了提供Si原子，生成氧化層的過程中在反應(yīng)環(huán)境內(nèi)通入02，一方面可降低反應(yīng)溫度，另一面可提供0原子，進(jìn)行加速反應(yīng)而生成氧化物，當(dāng)然，TEOS本身低壓熱分解也可以生成Si02 ；而DARC為通過化學(xué)氣相沉積法CVD所制成的抗反射層，介電阻擋層104的可為SiN或SiC或SiCN等材料。圖2中，通過在介電阻擋層104上涂覆光刻膠之類的光阻材料(為了簡潔起見，未示出)，利用光刻定義光阻材料中的通孔圖形，來確定需要蝕刻的位置，并在通孔圖形處形成開口，通過開口蝕刻介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102而形成類似于圖2中所示的通孔105。最終，蝕刻介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層 102而獲得了位于多個金屬互連線109上方的多個通孔105，通孔105形成的位置取決于實際需要，其目的是為了在合理的位置(某些金屬互連線109的部分片段之上)將一些需要形成電接觸的金屬互連線109電性導(dǎo)出至介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102(或更多的介質(zhì)覆蓋層)之外，因此，并非所有的金屬互連線109的任何片段之上都需要形成通孔的，正如圖2所示。其中，形成通孔105后，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 上，也即第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 位于通孔105與金屬互連線109之間，由于通孔105的形成，位于通孔105底部的部分第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 暴露于通孔105 中。
如圖3所示，選用高密度等離子體氧化物106將圖2中的通孔105填滿，可以防止后續(xù)的溝槽刻蝕操作中的任何殘渣落入通孔105中。在一種優(yōu)選實施方式中，所述的高密度等離子體氧化物106采用高密度等離子體的化學(xué)氣相沉積法HDPCVD (High Density Plasma Chemical Vapor Deposition)的方式填充。如圖4所示，采用化學(xué)機械研磨CMP對密度等離子體氧化物106表面的多余部分進(jìn)行研磨拋光，使通孔105中所剩余的高密度等離子體氧化物106’與介電阻擋層104的頂面大致相平，為之后的蝕刻操作準(zhǔn)備。在圖5中，對沉積的高密度等離子體氧化物106’進(jìn)行回蝕操作，將通孔105中等離子體氧化物106’的上端部分回蝕刻掉，在通孔105的底部保留部分的高密度等離子體氧化物106"。所剩下的高密度等離子體氧化物106"的厚度取決于實際需要，可以通過回蝕的刻蝕條件予以調(diào)整。此形成通孔105并回蝕高密度等離子體氧化物106的過程中，介電阻擋層104另一方面起到硬掩膜的作用。在先行開挖了圖2中所示的通孔105的晶圓上，繼續(xù)進(jìn)行雙大馬士革工藝的操作， 在圖6中所示的介電阻擋層104上方旋涂光阻107并對需要刻蝕的溝槽圖形進(jìn)行定義， 主要是進(jìn)行光刻工藝以在光阻中定義溝槽圖形，并在溝槽圖形處形成開口 107’，通過開口 107'蝕刻介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102而形成圖7所示的第一類溝槽108a、第二類溝槽108b。如圖7所示，對定義的溝槽區(qū)域進(jìn)行刻蝕形成了雙大馬士革工藝要求的溝槽，蝕刻介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102形成的多個深度淺于通孔105深度的第一類溝槽108a、第二類溝槽108b ；其中，在介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102中包含有通孔105的區(qū)域108'進(jìn)行刻蝕以形成第一類溝槽108a，并且刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層102中，其間(刻蝕過程中)環(huán)繞在通孔105的上部10 (如虛線所框定)的周圍的部分介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102被刻蝕掉，而通孔105的下部10 同時形成在第一類溝槽108a的下方；形成第一類溝槽108a的同時還形成有第二類溝槽108b ；其中，在介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102中不包含通孔105的部分區(qū)域(例如圖7中區(qū)域108")進(jìn)行刻蝕以形成第二類溝槽 108b，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層102中，并且第二類溝槽108b與第一類溝槽108a的深度相同，第二類溝槽108b與第一類溝槽108a共同構(gòu)成雙大馬士革工藝所要求的溝槽類型。其實，介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102中預(yù)先所設(shè)計的區(qū)域108’、108"即是為了形成第一類溝槽108a、第二類溝槽108b而限定的刻蝕區(qū)域，可以認(rèn)為區(qū)域108’、108"內(nèi)的介電阻擋層104、介質(zhì)層103及第二金屬層間介質(zhì)層102被刻蝕掉之后就形成了第一類溝槽108a、第二類溝槽108b，此外，第一類溝槽108a、第二類溝槽108b 的平面尺寸大小或平面截面圖形是由之前所設(shè)計的開口 107’的圖案所決定的，而其深度則是刻蝕條件所決定的。為了更好的理解上述過程，換言之，在包含通孔105的介電阻擋層 104、第二金屬層間介質(zhì)層103及介質(zhì)層102的區(qū)域108’進(jìn)行刻蝕，以致該部分通孔105的上部10 被刻蝕掉而成為第一類溝槽108a的一部分，并且該部分通孔105的下部10 位于第一類溝槽108a的下方；并且由于高密度等離子體氧化物106"的存在(此時，形成第一類溝槽108a后，在通孔105的底部保留的高密度等離子體氧化物106"位于通孔105的下部10 結(jié)構(gòu)中)，保護了后續(xù)工藝中通孔105 (具體的說是下部10 )不受落入殘渣等物質(zhì)淤積而影響到產(chǎn)品的良率。當(dāng)?shù)谝活悳喜?08a和第二類溝槽108b的刻蝕完成后，采用灰化處理將圖6中所示的光阻107去除掉。將圖7中的高密度等離子體氧化物106"和圖1中的介電阻擋層104去除掉(例如通過干法刻蝕)，最終形成如圖8所示的結(jié)構(gòu)，通孔105 (具體而言是通孔105的下部105b) 與第一類溝槽108a和第二類溝槽108b刻蝕完成，且介質(zhì)層103留在外層。最后，通過例如干法刻蝕去除通孔105的下部10 底部的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜10 以在通孔105的底部暴露金屬互連線109 (此過程未示出)，此時，在通孔105的底部暴露的金屬互連線109 片段就可以通過通孔105的下部10 及第一類溝槽108a中填充的金屬與后續(xù)的電極端子或其他金屬觸點形成電接觸。利用本發(fā)明所提供的雙大馬士革工藝中通孔填充的方法，在雙大馬士革工藝中防止殘渣填滿通孔而影響良率，于上述步驟中可見本實施方式極為有效。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，例如，作為示范，本案的介電阻擋層采用的是SiN之類的材質(zhì)，介質(zhì)層為DARC/TE0S等，其中無機化合物 DARC替代了先前技術(shù)所采用的BARC等有機物質(zhì)，基于本發(fā)明精神，上述材質(zhì)還可用其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限，尤其是作為范例而公開了包含NMOS和PMOS的CMOS器件結(jié)構(gòu)并提出了本發(fā)明的制造方法，但是值得注意的是，該方法并不限制于CMOS器件，該方法同樣適用于其他芯片類型的制造流程中，任何基于芯片類型的轉(zhuǎn)換無疑還是在本發(fā)明精神的范疇內(nèi)。對于本領(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
1.一種新的雙大馬士革工藝中通孔填充的方法，在一包含大量半導(dǎo)體器件的晶圓的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜上沉積有第二金屬層間介質(zhì)層，并且在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜下方分布有第一金屬層間介質(zhì)層，在第一金屬層間介質(zhì)層中形成有半導(dǎo)體器件的多個金屬互連線，其特征在于，包括以下步驟步驟1、在第二金屬層間介質(zhì)層上自下而上依次沉積介質(zhì)層及介電阻擋層；步驟2、蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成位于部分金屬互連線上方的多個通孔，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層薄膜上；步驟3、在通孔中填充高密度等離子體氧化物；步驟4、采用化學(xué)機械研磨除去介電阻擋層上方多余的高密度等離子體氧化物；步驟5、對通孔中的高密度等離子體氧化物進(jìn)行回蝕操作，在通孔的底部保留部分的高密度等離子體氧化物；步驟6、蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成多個深度淺于通孔深度的第一類溝槽；其中，在介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層中包含有通孔的區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第一類溝槽，并且刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層中，該刻蝕過程中，環(huán)繞在通孔的上部的周圍的部分介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層被刻蝕掉，而形成第一類溝槽后通孔的下部形成在第一類溝槽的下方；步驟7、去除在通孔的底部保留的高密度等離子體氧化物并移除剩下介電阻擋層；步驟8、去除通孔底部的第二金屬層間介質(zhì)層薄膜以在通孔的底部暴露金屬互連線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中所述的介質(zhì)層為氧化層或介質(zhì)抗反射層，或為在一氧化層上生長一介質(zhì)抗反射層的復(fù)合層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中所述的介電阻擋層為SiN或SiC 或 SiCN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中高密度等離子體氧化物的填充方式為高密度等離子體的化學(xué)氣相沉積法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層以形成第一類溝槽的同時還形成有第二類溝槽；其中，在介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層中不包含通孔的部分區(qū)域進(jìn)行刻蝕以形成第二類溝槽，刻蝕停止在第二金屬層間介質(zhì)層中，并且第二類溝槽與第一類溝槽的深度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟6中蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層時，在介電阻擋層上方旋涂光阻進(jìn)行光刻工藝以在光阻中定義溝槽圖形，并在溝槽圖形處形成開口，通過開口蝕刻介電阻擋層、介質(zhì)層及第二金屬層間介質(zhì)層而形成第一、第二類溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包括在步驟6之后灰化去除剩下的所述光阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟6中，形成第一類溝槽后，在通孔的底部保留的高密度等離子體氧化物位于通孔的下部結(jié)構(gòu)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述氧化層為通過正硅酸乙酯所形成的，所述介質(zhì)抗反射層為通過化學(xué)氣相沉積法所制成的抗反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，更確切的說，本發(fā)明涉及一種雙大馬士革工藝中通孔填充的方法。在一晶圓基體上自下而上沉積多層介質(zhì)層及介電阻擋層；通過光阻定義通孔圖形并蝕刻，在晶圓上形成通孔并在通孔中填充高密度等離子體氧化物；隨后采用化學(xué)機械研磨除去介電阻擋層上方多余的高密度等離子體氧化物；對通孔中的高密度等離子體氧化物進(jìn)行回蝕操作；在所得的晶圓上方旋涂光阻并對溝槽圖形進(jìn)行定義；刻蝕介電阻擋層、介電層形成溝槽；最后去除晶圓上殘余的介電阻擋層以及高密度等離子體氧化物。本發(fā)明提高晶圓良率，效果更佳，節(jié)省生產(chǎn)成本，且所需要的高密度等離子體氧化物來源多元化。
文檔編號H01L21/768GK102420174SQ20111015074
公開日2012年4月18日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者張文廣, 徐強, 鄭春生, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司