專利名稱：通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超厚頂層金屬的雙大馬士革制造工藝，尤其涉及一種通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝。
背景技術(shù)：
對(duì)于超厚頂層金屬的制造，目前業(yè)界常用方法是用單大馬士革工藝分別做頂層通孔和超厚頂層金屬。但這會(huì)增加制造工藝步驟，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。現(xiàn)有技術(shù)中的工藝步驟為介電層淀積，其中，介電阻擋層SIN，介電層Si02 ； 旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形；干法刻蝕通孔，灰化去除光刻膠；淀積金屬阻擋層(TaN/ Ta)和銅籽晶層；電鍍銅填滿通孔；化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)去除多余金屬；在通孔上，介電層淀積，其中，介電阻擋層SIN，介電層Si02 ；旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；干法刻蝕溝槽，灰化去除光刻膠；淀積金屬阻擋層(TaN/Ta)和銅籽晶層；電鍍銅填滿溝槽；化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)去除多余金屬。使用雙大馬士革制造工藝可以減少工藝步驟，縮短生產(chǎn)周期。然而常用的雙大馬士革工藝在超厚頂層金屬制造中會(huì)遇到無(wú)法克服的問題
對(duì)于超厚頂層金屬的制造，如果使用傳統(tǒng)先通孔(Via)后溝槽(Trench)雙大馬士革制造工藝，通常溝槽深度達(dá)3um或以上，通孔的深寬比超過(guò)10 1,目前的刻蝕工藝很難實(shí)現(xiàn)。另一種方法是用先部分通孔后溝槽雙大馬士革制造工藝(專利US7^76^)。這可以解決先通孔方法通孔刻蝕高深寬比的問題，但這種方法很難控制通孔尺寸。為了解決超厚頂層金屬雙大馬士革制造中工藝控制困難的問題，本發(fā)明使用在先制作的通孔中填充易于在溝槽刻蝕過(guò)程中灰化去除的犧牲材料的雙大馬士革工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問題。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，在基體的已完成的前層金屬層上依次淀積一第一介電阻擋層、一第一介電層；旋涂光刻膠，并光刻形成通孔圖形；通過(guò)干法刻蝕在第一介電層形成通孔，部分第一介電阻擋層被刻蝕，使所述通孔止于所述第一介電阻擋層，并去除剩余的光刻膠；旋涂犧牲材料填充通孔；去除通孔外的犧牲材料；淀積第二介電層；在第二介電層上旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；通過(guò)干法刻蝕形成溝槽；去除殘留光阻和通孔內(nèi)的犧牲材料；進(jìn)行干法刻蝕，以打開通孔底部的第一介電阻擋層直至通孔接觸到其底部的前層金屬層；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；將電鍍銅填滿通孔和溝槽；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化工藝，以去除多余金屬。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)干法刻蝕形成的溝槽止于所述第一介電層。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，完成所述第一介電層的淀積后，在所述第一介電層上淀積一第二介電阻擋層。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，所述犧牲材料采用的是填充能力好、耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于去除的材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，所述犧牲材料采用聚酰亞胺。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)使用含氧的等離子體刻蝕以去除通孔外的犧牲材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，采用化學(xué)機(jī)械研磨去除通孔外的犧牲材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)化學(xué)氣相淀積硅氧化物以形成所述第一介電層和所述第二介電層。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成所述第一介電阻擋層和所述第二介電阻擋層，淀積形成所述第一介電阻擋層和所述第二介電阻擋層的材料從SiN、SiC、SiCN中選取。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，所述第二介電層的厚度大于等于3微米。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，進(jìn)行等離子體刻蝕，以去除殘留光阻和通孔內(nèi)的犧牲材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，采用含氧的等離子體刻蝕工藝，以去除通孔內(nèi)的犧牲材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)對(duì)所述犧牲材料選擇比高的濕法刻蝕去除通孔內(nèi)的犧牲材料。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，通過(guò)干法刻蝕在第二介電阻擋層、第一介電層形成通孔，部分第一介電阻擋層被刻蝕。如上所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，所述前層金屬層的材質(zhì)為銅。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問題，本發(fā)明使用在先制作的通孔中填充易于在溝槽刻蝕過(guò)程中灰化去除的犧牲材料的方法，實(shí)現(xiàn)超厚頂層金屬雙大馬士革制造工藝，本發(fā)明具有有利于工藝控制，減少工藝步驟，縮短生產(chǎn)周期的技術(shù)效果。


圖廣圖12是本發(fā)明通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝的步驟圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明
圖廣圖12是本發(fā)明通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝的步驟圖，請(qǐng)參見圖廣圖12，一種通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其中，
請(qǐng)參見圖1，在基體101已完成的前層金屬層102上依次淀積一第一介電阻擋層201、 一第一介電層301，并且在完成所述第一介電層301的淀積后，在所述第一介電層301上淀積一第二介電阻擋層202;
請(qǐng)參見圖2，在第二介電阻擋層202上旋涂光刻膠，并光刻形成通孔圖形； 請(qǐng)參見圖3，通過(guò)干法刻蝕形成通孔，使所述通孔止于所述第一介電阻擋層201，并去除剩余的光刻膠；
請(qǐng)參見圖4，旋涂犧牲材料401填充通孔，并對(duì)犧牲材料401進(jìn)行處理(Cure)，旋涂犧牲材料401的過(guò)程中，會(huì)有部分的犧牲材料401覆蓋在第二介電阻擋層202上，這部分的犧牲材料401會(huì)影響后續(xù)的工藝，故需要在后續(xù)的工藝步驟中予以清除；
請(qǐng)參見圖5，去除通孔外的犧牲材料401，但需要將通孔內(nèi)的犧牲材料401保留； 請(qǐng)參見圖6，淀積第二介電層302，為后續(xù)溝槽的產(chǎn)生做好準(zhǔn)備； 請(qǐng)參見圖7，在第二介電層302上旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形； 請(qǐng)參見圖8，通過(guò)干法刻蝕形成溝槽，溝槽的底部止于第二介電阻擋層202 ； 請(qǐng)參見圖9，去除殘留光阻和通孔內(nèi)剩余的犧牲材料401 ；
請(qǐng)參見圖10，進(jìn)行干法刻蝕，以打開通孔底部的第一介電阻擋層201，直至通孔接觸到其底部的前層金屬層102 ；
請(qǐng)參見圖11，淀積金屬阻擋層和銅籽晶層501，其中金屬阻擋層采用的材料為TaN/Ta ； 將電鍍銅填滿通孔和溝槽；
請(qǐng)參見圖12，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化工藝，以去除多余金屬。在超厚頂層金屬的制造過(guò)程中，通過(guò)采用上述工藝步驟很好的控制了通孔的尺寸以及通孔的高深寬比，相對(duì)于傳統(tǒng)的單大馬士革工藝本發(fā)明公開的工藝生產(chǎn)步驟簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。本發(fā)明中的第二介電阻擋層202可以去除，即在基板的淀積過(guò)程中去除淀積第二介電阻擋層202的步驟，去除第二介電阻擋層202后的生產(chǎn)工藝中，通過(guò)干法刻蝕形成的溝槽止于所述第一介電層301，對(duì)于不添加第二介電阻擋層202的溝槽刻蝕工藝來(lái)說(shuō)，最好選取對(duì)第一介電層301刻蝕速率不大于犧牲材料401的刻蝕工藝。本發(fā)明中的所述犧牲材料401采用的是填充能力好、耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于去除的材料，以使?fàn)奚牧?01去除后通孔的形貌更為理想，且在溝槽刻蝕過(guò)程中易于去除。本發(fā)明中的所述犧牲材料401采用聚酰亞胺(PI，ployimide)。本發(fā)明中可以通過(guò)使用含氧的等離子體刻蝕以去除通孔外的犧牲材料401。
進(jìn)一步的，本發(fā)明中也可以采用化學(xué)機(jī)械研磨去除通孔外的犧牲材料401。本發(fā)明中通過(guò)化學(xué)氣相淀積硅氧化物以形成所述第一介電層301和所述第二介電層302，所述硅氧化物可以采用USG，也可以采用FSG。本發(fā)明中通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成所述第一介電阻擋層201和所述第二介電阻擋層202，淀積形成所述第一介電阻擋層201和所述第二介電阻擋層202的材料從SiN、 SiC, SiCN中選取。
5
本發(fā)明中的所述第二介電層302的厚度大于等于3微米。本發(fā)明中可以通過(guò)進(jìn)行等離子體刻蝕，以去除殘留光阻和通孔內(nèi)的犧牲材料401。進(jìn)一步的，本發(fā)明中也可以采用含氧的等離子體刻蝕工藝，以去除通孔內(nèi)的犧牲材料401。本發(fā)明中通過(guò)對(duì)所述犧牲材料401選擇比高的濕法刻蝕去除通孔內(nèi)的犧牲材料 401。本發(fā)明中的通孔和溝槽刻蝕工藝并不僅限于圖廣圖12所示的工藝流程，本發(fā)明還可以通過(guò)其它方式實(shí)現(xiàn)，如金屬硬掩模(MHM)等工藝。本發(fā)明中的所述前層金屬層102的材質(zhì)為銅。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問題，本發(fā)明使用在先制作的通孔中填充易于在溝槽刻蝕過(guò)程中灰化去除的犧牲材料的方法，實(shí)現(xiàn)超厚頂層金屬雙大馬士革制造工藝，本發(fā)明具有有利于工藝控制，減少工藝步驟，縮短生產(chǎn)周期的技術(shù)效果。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，在基體的已完成的前層金屬層上依次淀積一第一介電阻擋層、一第一介電層；旋涂光刻膠，并光刻形成通孔圖形；通過(guò)干法刻蝕在第一介電層形成通孔，部分第一介電阻擋層被刻蝕，使所述通孔止于所述第一介電阻擋層，并去除剩余的光刻膠；旋涂犧牲材料填充通孔；去除通孔外的犧牲材料；淀積第二介電層；在第二介電層上旋涂光刻膠，光刻形成溝槽圖形；通過(guò)干法刻蝕形成溝槽；去除殘留光阻和通孔內(nèi)的犧牲材料；進(jìn)行干法刻蝕，以打開通孔底部的第一介電阻擋層直至通孔接觸到其底部的前層金屬層；淀積金屬阻擋層和銅籽晶層；將電鍍銅填滿通孔和溝槽；進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨平坦化工藝，以去除多余金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)干法刻蝕形成的溝槽止于所述第一介電層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，完成所述第一介電層的淀積后，在所述第一介電層上淀積一第二介電阻擋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，所述犧牲材料采用的是填充能力好、耐高溫、穩(wěn)定性強(qiáng)、易于去除的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，所述犧牲材料采用聚酰亞胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)使用含氧的等離子體刻蝕以去除通孔外的犧牲材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，采用化學(xué)機(jī)械研磨去除通孔外的犧牲材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)化學(xué)氣相淀積硅氧化物以形成所述第一介電層和所述第二介電層。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成所述第一介電阻擋層和所述第二介電阻擋層，淀積形成所述第一介電阻擋層和所述第二介電阻擋層的材料從SiN、SiC、SiCN中選取。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，所述第二介電層的厚度大于等于3微米。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，進(jìn)行等離子體刻蝕，以去除殘留光阻和通孔內(nèi)的犧牲材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，采用含氧的等離子體刻蝕工藝，以去除通孔內(nèi)的犧牲材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)對(duì)所述犧牲材料選擇比高的濕法刻蝕去除通孔內(nèi)的犧牲材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，通過(guò)干法刻蝕在第二介電阻擋層、第一介電層形成通孔，部分第一介電阻擋層被刻蝕。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝，其特征在于，所述前層金屬層的材質(zhì)為銅。
全文摘要
本發(fā)明通孔填充犧牲材料的超厚頂層金屬雙大馬士革工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在不增加工藝步驟、延長(zhǎng)工藝周期的前提下達(dá)到控制通孔刻蝕高深寬比和通孔尺寸控制的問題，本發(fā)明使用在先制作的通孔中填充易于在溝槽刻蝕過(guò)程中灰化去除的犧牲材料的方法，實(shí)現(xiàn)超厚頂層金屬雙大馬士革制造工藝，本發(fā)明具有有利于工藝控制，減少工藝步驟，縮短生產(chǎn)周期的技術(shù)效果。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102420169SQ20111012364
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡友存, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司