專利名稱：鎢雙大馬士革工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝，特別涉及一種鎢雙大馬士革工藝。
背景技術(shù)：
在半導體后道(Back-End-Of-Line，BE0L)以鎢作為金屬連線大馬士革工藝 (dual-damascene)中，傳統(tǒng)工藝如圖1 圖5所示，晶圓上包括依次從下到上的下層金屬 層1、金屬覆蓋層2、層間介質(zhì)層3、金屬布線槽阻擋層4、上層金屬層5，下層金屬層1中有 填充有金屬的金屬布線槽，是先由晶圓表面的上層金屬層5刻蝕通孔(via)至下層金屬覆 蓋層2，如圖1所示；之后再往通孔中填充具有良好填孔性的填充材料6，如Bare (bottom anti-reflection coating，底抵抗反射涂布)技術(shù)，以便在之后的上層金屬層5中的金屬 布線槽刻蝕時保護通孔底部下層金屬覆蓋層2，在后續(xù)的上層金屬層5中的金屬布線槽的 光刻步驟前，要對所填填充材料6進行回刻(etch-back)，去除通孔以外區(qū)域wafer (晶圓) 表面的填充材料，并使通孔中填充材料6停在一定高度(圖2中所示為高于金屬布線槽阻 擋層4)，如圖2所示；然后進行上層金屬層5中的金屬布線槽光刻并刻蝕，如圖3所示；最 終通孔中填充材料6在上層金屬層5中的金屬布線槽刻蝕后隨光刻膠7 —起去除，形成整 個雙大馬士革結(jié)構(gòu)，之后再往通孔和上層金屬層5中的金屬布線槽中填充鎢8，如圖4所示； 最后通過化學機械拋光(CMP)磨去晶圓表面多余的鎢，如圖5所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鎢雙大馬士革工藝，能簡化工藝，降低工藝 成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝，晶圓上包括依次從下到上的 下層金屬層、金屬覆蓋層、層間介質(zhì)層、金屬布線槽阻擋層、上層金屬層，下層金屬層中有填 充有金屬的金屬布線槽，其特征在于，包括以下步驟一 .通孔的光刻與刻蝕，通孔由晶圓表面上層金屬層至下層金屬層中的金屬布線 槽；二 .在所述通孔中填充鎢；三.上層金屬層中的金屬布線槽的光刻和鎢刻蝕，將上層金屬層中的金屬布線槽 上方的鎢去除；四.上層金屬層中的金屬布線槽刻蝕，形成上層金屬層中的金屬布線槽；五.對通孔和上層金屬層中的金屬布線槽進行鎢填充；六.鎢化學機械拋光，磨去晶圓表面多余的鎢。所述上層金屬層中的金屬布線槽的刻蝕可以是干法刻蝕或濕法刻蝕。所述上層金 屬層中的金屬布線槽的刻蝕，其刻蝕過程可以分為兩個階段，第一階段刻蝕工藝，采用對上 層金屬層介質(zhì)材料有高選擇比的工藝刻蝕鎢，并且停留在層間介質(zhì)層之上，第二階段刻蝕 工藝，采用對鎢有高選擇比的工藝刻蝕上層金屬層介質(zhì)材料。3
本發(fā)明的在半導體后道(Back-End-Of-Line，BE0L)金屬連線制作的鎢雙大馬士 革工藝，是在由晶圓表面上層金屬層刻蝕通孔(via)至下層金屬層中的金屬布線槽之后， 往通孔中填充鎢，然后直接進行上層金屬層中的金屬布線槽的光刻和刻蝕，在整個雙大馬 士革結(jié)構(gòu)形成之后，再往通孔和上層金屬層中的金屬布線槽中填充鎢，最后通過化學機械 拋光(CMP)磨去晶圓表面多余的鎢。本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝，利用鎢的填孔性和可刻 蝕性，直接用鎢替代了傳統(tǒng)通孔填充材料，作為在刻蝕通孔上面的上層金屬層中的金屬布 線槽時保護通孔底部的下層金屬層及其金屬覆蓋層的材料，保護通孔底部下層金屬層的金 屬覆蓋層，省去了傳統(tǒng)工藝中在上層金屬層中的金屬布線槽刻蝕完畢之后去除通孔填充物 的過程，簡化了整個工藝過程，降低了工藝成本。


圖1是傳統(tǒng)的鎢雙大馬士革工藝通孔刻蝕之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是傳統(tǒng)的鎢雙大馬士革工藝往通孔填充材料并反刻之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是傳統(tǒng)的鎢雙大馬士革工藝金屬布線槽光刻并刻蝕之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是傳統(tǒng)的鎢雙大馬士革工藝通孔金屬布線槽中填充鎢之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是傳統(tǒng)的鎢雙大馬士革工藝鎢化學機械拋光之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝流程示意圖；圖7是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝通孔刻蝕之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝往通孔填充鎢之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝金屬布線槽光刻和鎢刻蝕之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝金屬布線槽刻蝕之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝往金屬布線槽填充鎢之后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝鎢化學機械拋光之后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的在半導體后道(Back-End-Of-Line，BE0L)金屬連線制作的鎢雙大馬士 革工藝，一實施方式如圖6 12所示，晶圓上包括依次從下到上的下層金屬層1、金屬覆蓋 層2、層間介質(zhì)層3、金屬布線槽阻擋層4、上層金屬層5，下層金屬層1中有填充有金屬的金 屬布線槽，工藝流程為一 .通孔的光刻與刻蝕，通孔由晶圓表面上層金屬層5至下層金屬層1中的金屬 布線槽，如圖7所示；二 .通孔鎢的填充，在所述通孔中填充鎢8，如圖8所示；三.上層金屬層5中的金屬布線槽的光刻和鎢刻蝕，將上層金屬層5中的金屬布 線槽上方的鎢去除，如圖9所示；四.上層金屬層5中的金屬布線槽刻蝕，如圖10所示，所述上層金屬層5中的金 屬布線槽的刻蝕可以是干法刻蝕或濕法刻蝕，其刻蝕過程可以分為兩個階段，第一階段刻 蝕工藝，采用對上層金屬層5介質(zhì)材料有高選擇比的工藝刻蝕鎢，并且停留在層間介質(zhì)層3 之上，第二階段刻蝕工藝，采用對鎢有高選擇比的工藝刻蝕上層金屬層介質(zhì)材料，最終形成 上層金屬層5中的金屬布線槽；
五.對通孔和上層金屬層5中的金屬布線槽進行鎢填充，如圖11所示；六.鎢化學機械拋光CMP，磨去晶圓表面多余的鎢，如圖12所示。本發(fā)明的在半導體后道(Back-End-Of-Line，BE0L)金屬連線制作的鎢雙大馬士 革工藝，是在由晶圓表面上層金屬層刻蝕通孔(via)至下層金屬層中的金屬布線槽之后， 往通孔中填充鎢，然后直接進行上層金屬層中的金屬布線槽的光刻和刻蝕，在整個雙大馬 士革結(jié)構(gòu)形成之后，再往通孔和上層金屬層中的金屬布線槽中填充鎢，最后通過化學機械 拋光(CMP)磨去晶圓表面多余的鎢。本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝，利用鎢的填孔性和可刻 蝕性，直接用鎢替代了傳統(tǒng)通孔填充材料，作為在刻蝕通孔上面的上層金屬層中的金屬布 線槽時保護通孔底部的下層金屬層及其金屬覆蓋層的材料，保護通孔底部下層金屬層的金 屬覆蓋層，省去了傳統(tǒng)工藝中在上層金屬層中的金屬布線槽刻蝕完畢之后去除通孔填充物 的過程，簡化了整個工藝過程，降低了工藝成本。
權(quán)利要求
1.一種鎢雙大馬士革工藝，晶圓上包括依次從下到上的下層金屬層、金屬覆蓋層、層間 介質(zhì)層、金屬布線槽阻擋層、上層金屬層，下層金屬層中有填充有金屬的金屬布線槽，其特 征在于，包括以下步驟一.通孔的光刻與刻蝕，通孔由晶圓表面上層金屬層至下層金屬層中的金屬布線槽；二.在所述通孔中填充鎢；三.上層金屬層中的金屬布線槽的光刻和鎢刻蝕，將上層金屬層中的金屬布線槽上方 的鎢去除；四.上層金屬層中的金屬布線槽刻蝕，形成上層金屬層中的金屬布線槽；五.對通孔和上層金屬層中的金屬布線槽進行鎢填充；六.鎢化學機械拋光，磨去晶圓表面多余的鎢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎢雙大馬士革工藝，其特征在于，所述上層金屬層中的金屬 布線槽的刻蝕是干法刻蝕或濕法刻蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎢雙大馬士革工藝，其特征在于，所述上層金屬層中的金屬 布線槽的刻蝕，其刻蝕過程分為兩個階段，第一階段刻蝕工藝，采用對上層金屬層介質(zhì)材料 有高選擇比的工藝刻蝕鎢，并且停留在層間介質(zhì)層之上，第二階段刻蝕工藝，采用對鎢有高 選擇比的工藝刻蝕上層金屬層介質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎢雙大馬士革工藝，包括以下步驟通孔的光刻與刻蝕，通孔由晶圓表面上層金屬層至下層金屬層中的金屬布線槽；在所述通孔中填充鎢；上層金屬層中的金屬布線槽的光刻和鎢刻蝕，將上層金屬層中的金屬布線槽上方的鎢去除；上層金屬層中的金屬布線槽刻蝕，形成上層金屬層中的金屬布線槽；對通孔和上層金屬層中的金屬布線槽進行鎢填充；鎢化學機械拋光，磨去晶圓表面多余的鎢。本發(fā)明的鎢雙大馬士革工藝，能簡化工藝，降低工藝成本。
文檔編號H01L23/532GK102044487SQ200910201709
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者方精訓, 程曉華, 鄧鐳 申請人:上海華虹Nec電子有限公司