[发明专利]扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅半导体器件技术领域，特别涉及一种扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法。

背景技术

随着集成电路中元件集成度的不断提高，元件尺寸不断缩小，这对互连技术也提出了更高的要求。业界通常采用双大马士革结构(dual damascenestructure)来实现金属互连。根据双大马士革结构，在介质层中先后形成通孔和沟槽，在该沟槽中形成上互连，并通过该通孔连接上互连到下互连或基底。在形成双大马士革结构的过程中，刻蚀通孔后需要填充间隙以便进行沟槽光刻。进行沟槽光刻时，通常采用更薄的光刻胶以得到较小的关键尺寸(criticaldimension，CD)。然而，由于薄光刻胶转移图形非常困难，因此在间隙填充层和光刻胶之间使用一种低成本的低温氧化物(low temperature oxide，LTO)层作为硬掩膜(hard mask，HM)。用低温氧化物层可将光刻胶图形转移到具有良好性能的介质层。但低温氧化物是非常不致密的材料，表面十分粗糙。光刻胶曝光后会产生光酸，一些光酸会扩散进入低温氧化物层，产生光刻胶印迹，影响关键尺寸的一致性(critical dimension uniformity，CDU)。由此，通常在低温氧化物层上形成有机底部抗反射涂层(bottom antireflection coating，BARC)以改善性能。然而，若低温氧化物层与有机底部抗反射涂层之间的粘附性(adhesion)不够高，进行更小线宽的曝光后，可能造成对有机底部抗反射涂层的过度腐蚀，这将导致有机底部抗反射涂层下的图形在刻蚀步骤时无法维持光刻胶图形而坍塌，从而造成后续形成的金属互连的失效，限制了现有工艺的金属互连的光刻工艺窗口。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法，提高沟槽光刻时使用的硬掩膜中低温氧化物层和有机底部抗反射涂层之间的粘附性，从而扩大其光刻工艺窗口。

本发明提供一种扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法，所述金属互连通过包括通孔和沟槽的双大马士革结构实现，所述沟槽使用硬掩膜通过光刻工艺形成，所述硬掩膜含有低温氧化物层和形成于所述低温氧化物层之上的有机底部抗反射涂层，其特征在于，通过沉积工艺形成所述低温氧化物层后，用活性气体等离子处理所述低温氧化物层的表面以提高所述低温氧化物层和所述有机底部抗反射涂层之间的粘附性。

优选的，所述活性气体为O₃气体。

优选的，用O₃等离子处理所述低温氧化物层的表面的时间为10s～70s。

优选的，所述活性气体为O₂气体。

优选的，用O₂等离子处理所述低温氧化物层的表面的时间为15s～90s。

与现有技术相比，本发明提供的扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法，在进行沟槽光刻时，通过用活性气体等离子处理低温氧化物层的表面，使得低温氧化物层的表面变得更平坦和致密，提高了低温氧化物层和有机底部抗反射涂层之间的粘附性，即使进行更小线宽的曝光，也能维持有机底部抗反射涂层上的光刻胶图形，进而扩大了金属互连的光刻工艺窗口。此外，由于通过用活性气体等离子处理低温氧化物层的表面，使得低温氧化物层的表面变得更平坦和致密，提高了显影后检测的关键尺寸的一致性，从而减少晶圆验收测试时金属互连的不同位置的方块电阻值的差异。

附图说明

图1为本方法中薄膜堆栈的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在背景技术已经提及，现有技术中低温氧化物层与有机底部抗反射涂层之间的粘附性不够高，当进行更小线宽的曝光后，可能造成对有机底部抗反射涂层的过度腐蚀，这将导致有机底部抗反射涂层上的光刻胶图形无法维持而坍塌，从而造成后续形成的金属互连的失效。

本发明的核心思想在于，通过用活性气体等离子处理低温氧化物层的表面，使得低温氧化物层的表面变得更平坦和致密，提高低温氧化物层和有机底部抗反射涂层之间的粘附性。

本发明的扩大金属互连的光刻工艺窗口的方法中，金属互连通过包括通孔和沟槽的双大马士革结构实现，而沟槽使用硬掩膜通过光刻工艺形成。该硬掩膜含有低温氧化物层和形成于该低温氧化物层之上的有机底部抗反射涂层。其中，通过沉积工艺形成低温氧化物层后，用活性气体等离子处理该低温氧化物层的表面以提高该低温氧化物层和后续形成的有机底部抗反射涂层之间的粘附性。