金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，包括步驟：提供一襯底并在襯底上生長或淀積一層介質(zhì)層；進行光刻刻蝕形成接觸孔窗口；淀積第一層金屬薄膜；進行光刻刻蝕形成第一層金屬互連窗口；淀積第二層金屬薄膜；進行光刻刻蝕形成第二層金屬互連窗口，第二層金屬互連窗口將第一層金屬互連窗口完全包裹并疊加形成金屬互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)能增加金屬互連結(jié)構(gòu)的厚度、提高電路抗大電流、強功率的能力，同時能使金屬的光刻刻蝕工藝容易實現(xiàn)、降低光刻所需的光刻膠厚度以及降低金屬較厚所帶來的負載效應的不利影響。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法
本專利技術(shù)涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法。
技術(shù)介紹
金屬和金屬性材料在集成電路工藝中的應用被稱為金屬化。大多數(shù)現(xiàn)代金屬系統(tǒng)采用鋁-銅-硅合金作為集成電路工藝中的互連金屬材料。如圖1A至圖1E所示，是現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法各步驟中的金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法中一般的單層金屬(SLM)互連實現(xiàn)，形成過程包括如下步驟：步驟一、如圖1A所示，提供一襯底102，所述襯底102上形成有需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)引出的摻雜區(qū)101，摻雜區(qū)101通過注入或擴散形成。如圖1B所示，在完成最后的注入和擴散后，在所述襯底上生長或淀積一層介質(zhì)層103如氧化物介質(zhì)層，該氧化物介質(zhì)層作為層間膜(ILD)。步驟二、如圖1C所示，采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述介質(zhì)層103進行刻蝕形成接觸孔窗口103a，所述接觸孔窗口103a曝露出其底部的所述襯底102的摻雜區(qū)101；步驟三、如圖1D所示，淀積金屬薄膜104。步驟四、如圖1E所示，采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述金屬薄膜104進行刻蝕形成金屬互連窗口104a，由該金屬互連窗口104a形成金屬互連結(jié)構(gòu)104a，該金屬互連結(jié)構(gòu)104a用于將所述接觸孔窗口103a底部的所述襯底102的摻雜區(qū)101引出。隨著科技的不斷發(fā)展，半導體集成電路產(chǎn)品被越來越多地用于高電流、高功率
，因此這對于互連金屬要求也隨之提高。直接影響因素就是互連金屬即圖1E中所示的金屬薄膜104或金屬互連結(jié)構(gòu)104a的厚度，即金屬的厚度越厚，電路抗大電流、強功率的能力越強。但基于典型的金屬互連工藝存在兩個重要問題：①刻蝕越厚的金屬，要求光刻膠厚度越厚以保護金屬互連窗口104a，但是工藝上光刻膠涂布厚度存在極限，否則會發(fā)生光刻顯影不凈等異常現(xiàn)象；②過厚的金屬淀積，會導致金屬間距變小，由于負載效應(loadeffect)的影響，密集區(qū)金屬間會刻蝕不凈造成金屬殘留，使得電路因短路而失效。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，能增加金屬互連結(jié)構(gòu)的厚度、提高電路抗大電流、強功率的能力，同時能使金屬的光刻刻蝕工藝容易實現(xiàn)、降低光刻所需的光刻膠厚度以及降低金屬較厚所帶來的負載效應的不利影響。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟：步驟一、提供一襯底，所述襯底上形成有需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)引出的摻雜區(qū)，在所述襯底上生長或淀積一層介質(zhì)層。步驟二、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述介質(zhì)層進行刻蝕形成接觸孔窗口，所述接觸孔窗口曝露出其底部的所述襯底的摻雜區(qū)。步驟三、淀積第一層金屬薄膜；所述第一層金屬薄膜填充所述接觸孔窗口并延伸到所述接觸孔窗口外部的所述介質(zhì)層表面。步驟四、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第一層金屬薄膜進行刻蝕形成第一層金屬互連窗口，所述第一層金屬互連窗口的厚度大于所述接觸孔窗口的深度，所述第一層金屬互連窗口的底部金屬完全填充所述接觸孔窗口、所述第一層金屬互連窗口的頂部金屬的寬度大于所述接觸孔窗口的寬度。步驟五、淀積第二層金屬薄膜；所述第二層金屬薄膜將所述第一層金屬互連窗口完全包裹并延伸到所述第一層金屬互連窗口外部的所述介質(zhì)層表面。步驟六、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第二層金屬薄膜進行刻蝕形成第二層金屬互連窗口，所述第二層金屬互連窗口的金屬從所述第一層金屬互連窗口的頂部和側(cè)面將所述第一層金屬互連窗口完全包裹，由所述第一層金屬互連窗口和所述第二層金屬互連窗口疊加形成金屬互連結(jié)構(gòu)，該金屬互連結(jié)構(gòu)用于將所述接觸孔窗口底部的所述襯底的摻雜區(qū)引出。進一步的改進是，步驟一中所述介質(zhì)層為氧化物介質(zhì)層，所述介質(zhì)層的厚度為進一步的改進是，所述氧化物介質(zhì)層為不摻雜氧化層或硼磷硅玻璃。進一步的改進是，所述第一層金屬薄膜的材料為鋁硅銅合金。進一步的改進是，所述第二層金屬薄膜的材料為鋁硅銅合金。6、如權(quán)利要求1或4或5所述金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于：步驟三淀積所述第一層金屬薄膜之后還包括在所述第一層金屬薄膜表面淀積一層氮化鈦的步驟。進一步的改進是，所述第一層金屬薄膜的厚度為3微米～5微米。進一步的改進是，所述第二層金屬薄膜的厚度為3微米～5微米。進一步的改進是，所述氮化鈦的厚度為進一步的改進是，所述第二層金屬互連窗口包裹在所述第一層金屬互連窗口的側(cè)面的金屬寬度為3微米～6微米。本專利技術(shù)方法通過兩層金屬薄膜的淀積并通過兩次光刻刻蝕來形成由兩層金屬互連窗口疊加而成的金屬互連結(jié)構(gòu)，能增加金屬互連結(jié)構(gòu)的厚度、提高電路抗大電流、強功率的能力。同時本專利技術(shù)中不需要對整個金屬互連結(jié)構(gòu)厚度范圍內(nèi)的金屬進行光刻刻蝕，而是將金屬分成兩層并分別進行光刻刻蝕，由于較薄的金屬的光刻刻蝕工藝容易實現(xiàn)且不會產(chǎn)生較厚金屬所帶來的負載效應的不利影響，即本專利技術(shù)通過兩層金屬的套刻能緩解單層厚金屬所帶來的過高的金屬臺階，故本專利技術(shù)還能使金屬的光刻刻蝕工藝容易實現(xiàn)、降低光刻所需的光刻膠厚度以及降低金屬較厚所帶來的負載效應的不利影響，如不會產(chǎn)生較厚金屬的負載效應所帶來的密集區(qū)金屬間會刻蝕不凈造成金屬殘留并使得電路因短路而失效的不利影響。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步詳細的說明：圖1A-圖1E是現(xiàn)有金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法各步驟中的金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本專利技術(shù)實施例金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；圖3A-圖3H是本專利技術(shù)實施例方法各步驟中的金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式如圖2所示，是本專利技術(shù)實施例金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；如圖3A至圖3H所示，是本專利技術(shù)實施例方法各步驟中的金屬互連結(jié)構(gòu)示意圖。本專利技術(shù)實施例金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟：步驟一、如圖3A所示，提供一襯底2，所述襯底2上形成有需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)引出的摻雜區(qū)1，摻雜區(qū)1通過注入或擴散形成。如圖3B所示，在完成最后的注入和擴散后，在所述襯底2上生長或淀積一層介質(zhì)層3，該介質(zhì)層3作為層間膜。較佳為，所述介質(zhì)層3為氧化物介質(zhì)層，所述介質(zhì)層3的厚度為所述氧化物介質(zhì)層為不摻雜氧化層(USG)或硼磷硅玻璃(BPSG)。步驟二、如圖3C所示，采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述介質(zhì)層3進行刻蝕形成接觸孔窗口3a，所述接觸孔窗口6曝露出其底部的所述襯底2的摻雜區(qū)1。步驟三、如圖3D所示，淀積第一層金屬薄膜4a；所述第一層金屬薄膜4a填充所述接觸孔窗口6并延伸到所述接觸孔窗口6外部的所述介質(zhì)層3表面。較佳為，所述第一層金屬薄膜4a的材料為鋁硅銅合金。所述第一層金屬薄膜4a的厚度為3微米～5微米。在淀積所述第一層金屬薄膜4a之后還包括在所述第一層金屬薄膜4a表面淀積一層氮化鈦的步驟。所述氮化鈦的厚度為步驟四、如圖3E所示，采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第一層金屬薄膜4a進行刻蝕形成第一層金屬互連窗口4，所述第一層金屬互連窗口4的厚度大于所述接觸孔窗口6的深度，所述第一層金屬互連窗口4的底部金屬完全填充所述接觸孔窗口6、所述第一層金屬互連窗口4的頂部金屬的寬度大于所述接觸孔窗口6的寬度。步驟五、如圖3F所示，淀積第二層金屬薄膜5a；所述第二層金屬薄膜5a將所述第一層金屬互連窗口4完全包裹并延伸到所述第一層金屬互連窗口4外部的所述介質(zhì)層3表面。較佳為，所述第二層金屬薄膜5a的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、提供一襯底，所述襯底上形成有需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)引出的摻雜區(qū)，在所述襯底上生長或淀積一層介質(zhì)層；步驟二、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述介質(zhì)層進行刻蝕形成接觸孔窗口，所述接觸孔窗口曝露出其底部的所述襯底的摻雜區(qū)；步驟三、淀積第一層金屬薄膜；所述第一層金屬薄膜填充所述接觸孔窗口并延伸到所述接觸孔窗口外部的所述介質(zhì)層表面；步驟四、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第一層金屬薄膜進行刻蝕形成第一層金屬互連窗口，所述第一層金屬互連窗口的厚度大于所述接觸孔窗口的深度，所述第一層金屬互連窗口的底部金屬完全填充所述接觸孔窗口、所述第一層金屬互連窗口的頂部金屬的寬度大于所述接觸孔窗口的寬度；步驟五、淀積第二層金屬薄膜；所述第二層金屬薄膜將所述第一層金屬互連窗口完全包裹并延伸到所述第一層金屬互連窗口外部的所述介質(zhì)層表面；步驟六、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第二層金屬薄膜進行刻蝕形成第二層金屬互連窗口，所述第二層金屬互連窗口的金屬從所述第一層金屬互連窗口的頂部和側(cè)面將所述第一層金屬互連窗口完全包裹，由所述第一層金屬互連窗口和所述第二層金屬互連窗口疊加形成金屬互連結(jié)構(gòu)，該金屬互連結(jié)構(gòu)用于將所述接觸孔窗口底部的所述襯底的摻雜區(qū)引出。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種金屬互連結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、提供一襯底，所述襯底上形成有需要通過金屬互連結(jié)構(gòu)引出的摻雜區(qū)，在所述襯底上生長或淀積一層介質(zhì)層；步驟二、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述介質(zhì)層進行刻蝕形成接觸孔窗口，所述接觸孔窗口曝露出其底部的所述襯底的摻雜區(qū)；步驟三、淀積第一層金屬薄膜；所述第一層金屬薄膜填充所述接觸孔窗口并延伸到所述接觸孔窗口外部的所述介質(zhì)層表面；所述第一層金屬薄膜的材料為鋁硅銅合金；步驟四、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第一層金屬薄膜進行刻蝕形成第一層金屬互連窗口，所述第一層金屬互連窗口的厚度大于所述接觸孔窗口的深度，所述第一層金屬互連窗口的底部金屬完全填充所述接觸孔窗口、所述第一層金屬互連窗口的頂部金屬的寬度大于所述接觸孔窗口的寬度；步驟五、淀積第二層金屬薄膜；所述第二層金屬薄膜將所述第一層金屬互連窗口完全包裹并延伸到所述第一層金屬互連窗口外部的所述介質(zhì)層表面；所述第二層金屬薄膜的材料為鋁硅銅合金；步驟六、采用光刻刻蝕工藝對選定區(qū)域的所述第二層金屬薄膜進行刻蝕形成第二層金屬互連窗...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：由云鵬，
申請(專利權(quán))人：上海華虹宏力半導體制造有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31