專利名稱：一種形成第一銅金屬層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種形成第一銅金屬層的方法。
背景技術(shù)：
在45nm及其以下工藝中，目前制備第一銅金屬層的工藝中，經(jīng)常使用非晶碳 (amorphous carbon)作為硬掩膜以刻蝕出第一層金屬溝槽,去除上述非晶碳后,再填充氮化鉭/鉭(TaN/Ta)的阻擋層和籽銅(Cu seed)，最后進(jìn)行銅電鍍填充，并通過化學(xué)機械研磨工藝(chemical mechanical polishing,簡稱CMP)去除多余的銅，以形成銅布線。
圖1-5是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)制備第一銅金屬層工藝的流程結(jié)構(gòu)示意圖；如圖 1-5所示，在具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片11上，從下至上順序依次沉積有刻蝕阻擋層12、介電質(zhì)層13、非晶碳硬掩膜層14和介質(zhì)抗反射層15后，采用光刻、刻蝕工藝，依次回蝕介質(zhì)抗反射層15、硬掩膜層14、介電質(zhì)層13和刻蝕阻擋層12至具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片11的上表面后，于剩余介質(zhì)層131和剩余刻蝕阻擋層121中形成金屬層溝槽16 ;其中，在進(jìn)行刻蝕工藝時介質(zhì)抗反射層15被完全去除，非晶碳硬掩膜層14的表面部分也被部分刻蝕。
繼續(xù)采用灰化工藝去除剩余非晶碳硬掩膜層141后，沉積氮化鉭/鉭(TaN/Ta)阻擋層17，以覆蓋剩余剩余介電質(zhì)層131的上表面和第一金屬層溝槽16的底部及其側(cè)壁，并繼續(xù)填充并電鍍金屬銅18充滿第一金屬層溝槽16并覆蓋阻擋層17的上表面。
最后，采用化學(xué)機械研磨工藝(CMP),并以剩余介質(zhì)層131為停止層,研磨去除多余的銅18和覆蓋在剩余介質(zhì)層131上表面的氮化鉭/鉭(TaN/Ta)阻擋層17至剩余介質(zhì)層131的上表面，形成銅布線181 ;由于隨著器件尺寸越來越小，與介質(zhì)層和銅直接接觸的研磨剩余氮化鉭/鉭(TaN/Ta)的阻擋層就越來越薄，使得進(jìn)行上述化學(xué)機械研磨工藝時的控制就越來越困難，經(jīng)常會發(fā)生因研磨過度而導(dǎo)致剩余介質(zhì)層131的厚度差異較大的情況，從而影響器件的性能和穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種形成第一銅金屬層的方法，其中，包括以下步驟步驟SI :在具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片上，從下至上順序依次沉積刻蝕阻擋層、介電質(zhì)層、硬掩膜層和介質(zhì)抗反射層后，繼續(xù)光刻、刻蝕工藝，回蝕所述介質(zhì)抗反射層、硬掩膜層、 介電質(zhì)層和刻蝕阻擋層至所述具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片的上表面，去膠清洗后形成第一金屬層溝槽；其中，在刻蝕工藝中所述介質(zhì)抗反射層被完全去除，所述硬掩膜層的表面部分也被部分刻蝕，且所述硬掩膜層的材質(zhì)為非晶碳；步驟S2 :沉積阻擋層覆蓋剩余硬掩膜層的上表面和所述第一金屬層溝槽的底部及其側(cè)壁，并繼續(xù)填充并電鍍金屬銅充滿所述第一金屬層溝槽并覆蓋所述阻擋層的上表面； 步驟S3 :采用研磨工藝去除多余銅至所述剩余硬掩膜層，并去除所述剩余硬掩膜層。
上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述刻蝕阻擋層的材質(zhì)為氮化硅或摻氮的碳化硅等。
上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述介電質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅或摻碳的二氧化硅等。
上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，采用灰化工藝去除所述剩余硬掩膜。
上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述研磨工藝為化學(xué)機械研磨工藝。
上述的形成第一銅金屬層的方法，其中，所述阻擋層的材質(zhì)為氮化鉭/鉭。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提出一種形成第一銅金屬層的方法， 以非晶碳作為第一銅金屬層制備工藝中的研磨工藝的停止層，不僅能保證介質(zhì)層的厚度不變，且易去除無任何殘留，進(jìn)而提高器件的性能和穩(wěn)定性。


圖1-5是本發(fā)明背景技術(shù)中傳統(tǒng)制備第一銅金屬層工藝的流程結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-11是本發(fā)明形成第一銅金屬層的方法的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的說明圖6-11是本發(fā)明形成第一銅金屬層的方法的工藝流程結(jié)構(gòu)示意圖；如圖6-11所示，首先，在具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片21上，從下至上順序依次沉積材質(zhì)為氮化硅(SiN)或摻氮的碳化硅(NDC)的刻蝕阻擋層22、材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)或摻碳的二氧化娃等的介電質(zhì)層23、材質(zhì)為非晶碳(amorphous carbon)的硬掩膜層24和介質(zhì)抗反射層(DARC) 25后，旋涂光刻膠覆蓋介質(zhì)抗反射層25的上表面，曝光、顯影后去除多余光刻膠，形成光阻3，并以該光阻為研磨依次回蝕介質(zhì)抗反射層25、硬掩膜層24、介電質(zhì)層23和刻蝕阻擋層22至具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片21的上表面后，采用去膠清洗工藝去除上述光阻3，以形成位于剩余硬掩膜層241、剩余介電質(zhì)層231和剩余刻蝕阻擋層221中的第一金屬層溝槽2 ;其中，在進(jìn)行刻蝕工藝時介質(zhì)抗反射層25被完全去除，硬掩膜層24的表面部分也被部分刻蝕。
其次，沉積材質(zhì)為氮化鉭/鉭(TaN/Ta)的阻擋層26，以覆蓋剩余硬掩膜層241的上表面和第一金屬層溝槽2的底部及其側(cè)壁,并繼續(xù)填充并電鍍金屬銅27充滿第一金屬層溝槽2并覆蓋阻擋層26的上表面。
最后，采用化學(xué)機械研磨工藝(CMP)，并以剩余硬掩膜層241為研磨停止層，研磨去除多余的銅至剩余硬掩膜層241的上表面后，采用灰化工藝去除材質(zhì)為非晶碳的剩余硬掩膜層241，從而保證了剩余阻擋層261的厚度不變，形成符合工藝需求的第一金屬銅層 271。由于非晶碳的硬度和楊氏模量較大，當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機械研磨工藝時，剩余硬掩膜層241 能有效保護(hù)剩余的介電質(zhì)層231不會因化學(xué)機械研磨工藝過度研磨而受到的影響，從而保證制備的半導(dǎo)體器件的性能穩(wěn)定，且通過采用灰化工藝(ash)去除非晶碳硬掩膜層時無任何殘留，不會對后續(xù)工藝產(chǎn)生任何影響，即有效解決了因化學(xué)機械研磨過度而導(dǎo)致介質(zhì)層厚度差異較大的問題。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提出一種形成第一銅金屬層的方法，以非晶碳作為第一銅金屬層制備工藝中的研磨工藝的停止層，不僅能保證介質(zhì)層的厚度不變，且易去除無任何殘留等特點，不會對后續(xù)工藝產(chǎn)生影響，進(jìn)而提高器件的性能和穩(wěn)定性，增大了產(chǎn)品良率。
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，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(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。
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
1.一種形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI :在具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片上，從下至上順序依次沉積刻蝕阻擋層、介電質(zhì)層、硬掩膜層和介質(zhì)抗反射層后，繼續(xù)光刻、刻蝕工藝，回蝕所述介質(zhì)抗反射層、硬掩膜層、介電質(zhì)層和刻蝕阻擋層至所述具有底層器件結(jié)構(gòu)的硅片的上表面，去膠清洗后形成第一金屬層溝槽；其中，在刻蝕工藝中所述介質(zhì)抗反射層被完全去除，所述硬掩膜層的表面部分也被部分刻蝕，且所述硬掩膜層的材質(zhì)為非晶碳； 步驟S2 :沉積阻擋層覆蓋剩余硬掩膜層的上表面和所述第一金屬層溝槽的底部及其側(cè)壁，并繼續(xù)填充并電鍍金屬銅充滿所述第一金屬層溝槽并覆蓋所述阻擋層的上表面； 步驟S3 :采用研磨工藝去除多余銅至所述剩余硬掩膜層，并去除所述剩余硬掩膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材質(zhì)為氮化硅或摻氮的碳化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，所述介電質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅或摻碳的二氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，采用灰化工藝去除所述剩余硬掩膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，所述研磨工藝為化學(xué)機械研磨工藝。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的形成第一銅金屬層的方法，其特征在于，所述阻擋層的材質(zhì)為氮化鉭/鉭。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種形成第一銅金屬層的方法。本發(fā)明提出一種形成第一銅金屬層的方法，以非晶碳作為第一銅金屬層制備工藝中的研磨工藝的停止層，不僅能保證介質(zhì)層的厚度不變，且易去除無任何殘留，進(jìn)而提高器件的性能和穩(wěn)定性。
文檔編號H01L21/768GK102931131SQ20121034166
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者張文廣, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司