[发明专利]通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及一种超厚顶层金属的双大马士革制造工艺，尤其涉及一种通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺。

背景技术

对于超厚顶层金属的制造，目前业界常用方法是用单大马士革工艺分别做顶层通孔和超厚顶层金属。但这会增加制造工艺步骤，延长生产周期。

现有技术中的工艺步骤为：介电层淀积，其中，介电阻挡层: SIN，介电层：SiO2；旋涂光刻胶，光刻形成通孔图形；干法刻蚀通孔，灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层（TaN/Ta）和铜籽晶层；电镀铜填满通孔；化学机械研磨（CMP）去除多余金属；在通孔上，介电层淀积，其中，介电阻挡层: SIN，介电层：SiO2；旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；干法刻蚀沟槽，灰化去除光刻胶；淀积金属阻挡层（TaN/Ta）和铜籽晶层；电镀铜填满沟槽；化学机械研磨（CMP）去除多余金属。

使用双大马士革制造工艺可以减少工艺步骤，缩短生产周期。然而常用的双大马士革工艺在超厚顶层金属制造中会遇到无法克服的问题：

对于超厚顶层金属的制造，如果使用传统先通孔（Via）后沟槽（Trench）双大马士革制造工艺，通常沟槽深度达3um或以上，通孔的深宽比超过10：1，目前的刻蚀工艺很难实现。

另一种方法是用先部分通孔后沟槽双大马士革制造工艺（专利：US7297629）。这可以解决先通孔方法通孔刻蚀高深宽比的问题，但这种方法很难控制通孔尺寸。

为了解决超厚顶层金属双大马士革制造中工艺控制困难的问题，本发明使用在先制作的通孔中填充易于在沟槽刻蚀过程中灰化去除的牺牲材料的双大马士革工艺。

发明内容

本发明公开了一种通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，用以解决现有技术中无法在不增加工艺步骤、延长工艺周期的前提下达到控制通孔刻蚀高深宽比和通孔尺寸控制的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，在基体的已完成的前层金属层上依次淀积一第一介电阻挡层、一第一介电层；旋涂光刻胶，并光刻形成通孔图形；通过干法刻蚀在第一介电层形成通孔，部分第一介电阻挡层被刻蚀，使所述通孔止于所述第一介电阻挡层，并去除剩余的光刻胶；旋涂牺牲材料填充通孔；去除通孔外的牺牲材料；淀积第二介电层；在第二介电层上旋涂光刻胶，光刻形成沟槽图形；通过干法刻蚀形成沟槽；去除残留光阻和通孔内的牺牲材料；进行干法刻蚀，以打开通孔底部的第一介电阻挡层直至通孔接触到其底部的前层金属层；淀积金属阻挡层和铜籽晶层；将电镀铜填满通孔和沟槽；进行化学机械研磨平坦化工艺，以去除多余金属。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，通过干法刻蚀形成的沟槽止于所述第一介电层。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，完成所述第一介电层的淀积后，在所述第一介电层上淀积一第二介电阻挡层。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，所述牺牲材料采用的是填充能力好、耐高温、稳定性强、易于去除的材料。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，所述牺牲材料采用聚酰亚胺。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，通过使用含氧的等离子体刻蚀以去除通孔外的牺牲材料。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，采用化学机械研磨去除通孔外的牺牲材料。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，通过化学气相淀积硅氧化物以形成所述第一介电层和所述第二介电层。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，通过化学气相淀积工艺形成所述第一介电阻挡层和所述第二介电阻挡层，淀积形成所述第一介电阻挡层和所述第二介电阻挡层的材料从SiN、SiC、SiCN中选取。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，所述第二介电层的厚度大于等于3微米。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，进行等离子体刻蚀，以去除残留光阻和通孔内的牺牲材料。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，采用含氧的等离子体刻蚀工艺，以去除通孔内的牺牲材料。

如上所述的通孔填充牺牲材料的超厚顶层金属双大马士革工艺，其中，通过对所述牺牲材料选择比高的湿法刻蚀去除通孔内的牺牲材料。