[发明专利]金属层互连制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种金属层互连制作方法。

背景技术

半导体制造中，多层金属技术有效利用了硅片的垂直空间，可使器件集成密度进一步提高，但是更多层的加入使硅片表面变得不平整。不平整的硅片表面形貌导致一些其他问题，其中最严重的是无法在硅片表面进行图形制作，因为受到光学光刻中步进透镜焦距深度的限制，因此，在硅片表面进行图形制作前要对硅片表面进行平坦化。

化学机械平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)是一种表面全局平坦化方法，它通过硅片和一个抛光头之间的相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有磨料，并同时施加压力。化学机械平坦化可应用于多种薄膜和在同一硅片表面上的多种材料，这种灵活性使其成为实现多层金属技术的主要平坦化技术。

现有技术中金属层互连制作方法是：在制作完成的下层金属层上淀积层间介质(ILD)氧化层，通过光刻、刻蚀在层间介质氧化层上制作出连接上下两层金属层的通孔；为了粘性好，先在层间介质氧化层表面淀积一层薄的Ti，然后淀积一层薄的TiN阻挡层，再淀积钨填充所有的通孔并覆盖在TiN阻挡层表面；接着通过化学机械平坦化把钨抛光至层间介质氧化层表面，而钨填充的通孔形成金属层之间的互连线；在平坦化后的层间介质氧化层上淀积薄的Ti膜和薄的TiN膜，再淀积Al(或Cu)覆盖薄的TiN膜的表面，形成上层金属层；通过光刻在Al(或Cu)金属层上制出图形，通过刻蚀制出金属连线。

现有技术中，钨塞化学机械平坦化利用层间介质氧化层作为停止层，图1所示为现有技术的金属层互连制作方法中钨塞化学机械平坦化后的剖面示意图，从图1可知，现有技术中，淀积在层间介质氧化层1上的Ti薄膜和TiN薄膜都在化学机械平坦化过程中被抛光掉，层间介质氧化层1作为停止层也在化学机械平坦化过程中被抛光掉一定厚度，因此，化学机械平坦化后的层间介质氧化层1的表面和填充在通孔3中的钨2的表面近似为一光滑平面。

现有技术的金属层互连制作方法由于选用层间介质氧化层作为钨塞化学机械平坦化的停止层，会对层间介质氧化层产生一定的破坏作用，但是，在一些半导体器件设计中要求钨塞化学机械平坦化时不能破坏层间介质氧化层，现有技术的金属层互连制作方法就不适用于这种设计要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属层互连制作方法，其钨塞化学机械平坦化过程不破坏作为层间介质的氧化层。

为了达到上述的目的，本发明提供一种多金属层互连制作方法，其包括以下步骤：在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；在层间介质上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；淀积钨填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；淀积金属层；通过光刻在金属层上制出金属连线图形；刻蚀制出金属连线。

上述多金属层互连制作方法，其中，所述层间介质为氧化层。

上述多金属层互连制作方法，其中，所述TiN膜层的厚度为1400～1600埃。

上述多金属层互连制作方法，其中，所述TiN膜层的厚度为1500埃。

上述多金属层互连制作方法，其中，所述金属层为铝Al层或铜Cu层。

上述多金属层互连制作方法，其中，所述刻蚀制出金属连线中刻蚀掉金属层、TiN膜层和Ti薄膜，直至露出层间介质。

本发明的金属层互连制作方法在钨塞化学机械平坦化过程中以TiN膜层为停止层抛光TiN膜层表面的钨，因此不破坏相邻金属层之间的层间介质，满足该类半导体器件设计的要求。

附图说明

本发明的金属层互连制作方法由以下的实施例及附图给出。

图1是现有技术的金属层互连制作方法中钨塞化学机械平坦化后的剖面示意图。

图2是本发明的金属层互连制作方法中钨塞化学机械平坦化后的剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合图2对本发明的金属层互连制作方法作进一步的详细描述。

一种金属层互连制作方法包括以下步骤：

在层间介质中制作连接相邻金属层的通孔；

在层间介质上淀积钛Ti薄膜，在Ti薄膜上淀积TiN膜层，该TiN膜层具有一定厚度；

淀积钨填充所有通孔并覆盖在TiN膜层的表面；

以TiN膜层为停止层，通过机械化学平坦化抛光钨；

淀积金属层；

通过光刻在金属层上制出金属连线图形；

刻蚀制出金属连线。