一种形成第一铜金属层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102931131A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102931131A(43)申请公布日2013.02.13(21)申请号201210341661.1(22)申请日2012.09.17(71)申请人上海华力微电子有限公司地址201210上海市浦东新区张江高科技园区高斯路568号(72)发明人张文广陈玉文(74)专利代理机构上海申新律师事务所31272代理人竺路玲(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图44页(54)发明名称一种形成第一铜金属层的方法(57)摘要本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种形成第一铜金属层的方法。本发明提出一种形成第一铜金属层的方法，以非晶碳作为第一铜金属层制备工艺中的研磨工艺的停止层，不仅能保证介质层的厚度不变，且易去除无任何残留，进而提高器件的性能和稳定性。CN10293ACN102931131A权利要求书1/1页1.一种形成第一铜金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：在具有底层器件结构的硅片上，从下至上顺序依次沉积刻蚀阻挡层、介电质层、硬掩膜层和介质抗反射层后，继续光刻、刻蚀工艺，回蚀所述介质抗反射层、硬掩膜层、介电质层和刻蚀阻挡层至所述具有底层器件结构的硅片的上表面，去胶清洗后形成第一金属层沟槽；其中，在刻蚀工艺中所述介质抗反射层被完全去除，所述硬掩膜层的表面部分也被部分刻蚀，且所述硬掩膜层的材质为非晶碳；步骤S2：沉积阻挡层覆盖剩余硬掩膜层的上表面和所述第一金属层沟槽的底部及其侧壁，并继续填充并电镀金属铜充满所述第一金属层沟槽并覆盖所述阻挡层的上表面；步骤S3：采用研磨工艺去除多余铜至所述剩余硬掩膜层，并去除所述剩余硬掩膜层。2.根据权利要求1所述的形成第一铜金属层的方法，其特征在于，所述刻蚀阻挡层的材质为氮化硅或掺氮的碳化硅。3.根据权利要求1所述的形成第一铜金属层的方法，其特征在于，所述介电质层的材质为二氧化硅或掺碳的二氧化硅。4.根据权利要求1所述的形成第一铜金属层的方法，其特征在于，采用灰化工艺去除所述剩余硬掩膜。5.根据权利要求1所述的形成第一铜金属层的方法，其特征在于，所述研磨工艺为化学机械研磨工艺。6.根据权利要求1所述的形成第一铜金属层的方法，其特征在于，所述阻挡层的材质为氮化钽/钽。2CN102931131A说明书1/3页一种形成第一铜金属层的方法技术领域[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种形成第一铜金属层的方法。背景技术[0002]在45nm及其以下工艺中，目前制备第一铜金属层的工艺中，经常使用非晶碳(amorphouscarbon)作为硬掩膜以刻蚀出第一层金属沟槽，去除上述非晶碳后，再填充氮化钽/钽(TaN/Ta)的阻挡层和籽铜（Cuseed)，最后进行铜电镀填充，并通过化学机械研磨工艺（chemicalmechanicalpolishing，简称CMP）去除多余的铜，以形成铜布线。[0003]图1-5是本发明背景技术中传统制备第一铜金属层工艺的流程结构示意图；如图1-5所示，在具有底层器件结构的硅片11上，从下至上顺序依次沉积有刻蚀阻挡层12、介电质层13、非晶碳硬掩膜层14和介质抗反射层15后，采用光刻、刻蚀工艺，依次回蚀介质抗反射层15、硬掩膜层14、介电质层13和刻蚀阻挡层12至具有底层器件结构的硅片11的上表面后，于剩余介质层131和剩余刻蚀阻挡层121中形成金属层沟槽16；其中，在进行刻蚀工艺时介质抗反射层15被完全去除，非晶碳硬掩膜层14的表面部分也被部分刻蚀。[0004]继续采用灰化工艺去除剩余非晶碳硬掩膜层141后，沉积氮化钽/钽（TaN/Ta）阻挡层17，以覆盖剩余剩余介电质层131的上表面和第一金属层沟槽16的底部及其侧壁，并继续填充并电镀金属铜18充满第一金属层沟槽16并覆盖阻挡层17的上表面。[0005]最后，采用化学机械研磨工艺（CMP），并以剩余介质层131为停止层，研磨去除多余的铜18和覆盖在剩余介质层131上表面的氮化钽/钽（TaN/Ta）阻挡层17至剩余介质层131的上表面，形成铜布线181；由于随着器件尺寸越来越小，与介质层和铜直接接触的研磨剩余氮化钽/钽(TaN/Ta)的阻挡层就越来越薄，使得进行上述化学机械研磨工艺时的控制就越来越困难，经常会发生因研磨过度而导致剩余介质层131的厚度差异较大的情况，从而影响器件的性能和稳定性。发明内容[0006]本发明公开了一种形成第一铜金属层的方法，其中，包括以下步骤：步骤S1：在具有底层器件结构的硅片上，从下至上顺序依次沉积刻蚀阻挡层、介电质层、硬掩膜层和介质抗反射层后，继续光刻、刻蚀工艺，回蚀所述介质抗反射层、硬掩膜层、介电质层和刻蚀阻