[发明专利]一种使用双大马士革工艺同时形成铜接触孔和第一层金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种使用双大马士革工艺同时形成铜接触孔和第一层金属的方法。

背景技术

如图1所示，现今的集成电路制作工艺中，后道工艺（Back End Of Line，简称BEOL）集成方案一般采用钨（W）作为接触孔1的材料。随着工艺的持续缩微，BEOL的延迟特性已经超越器件的延迟特性成为主导因素，其中，由于钨的电阻率和晶格常数都比较大，由钨材料作为主要导电材料的接触孔结构，对整个BEOL延迟的贡献比例越来越大。

美国专利（申请号US20090641945，一种铜接触孔的生产方法（METHOD FOR PRODUCING A COPPER CONTACT））中虽然公开了一种采用单大马士革工艺的铜接触孔的生产方法，但是他是采用单大马士革工艺来完成铜接触孔的形成，需要较多的工艺步骤来完成。

2006年微电子研究中心（Interuniversity Microelectronics Centre，简称IMEC）报道了S.Demuynck等撰写的一种铜（copper）接触孔（contact，简称CT）的方案，该方案中采用TaN/Ta及Ti/TiN作为扩散阻挡层的材料，但是文章同时表明，该方案极易发生铜（Cu）的扩散。而2008年国际电子器件大会（International Electron Devices Meeting，简称IEDM）报道了J.Kawahara等撰写的一种采用双大马士革工艺（dual-damascene，简称DD）的铜接触孔结构（RF Performance Boostiong for 40nm-node CMOS Device by Low-k/Cu Dual Damascene Contact），其中使用的扩散阻挡层材质也为TaN/Ta，同样极易发生铜的扩散。

美国专利（专利号US2003034560，WIRING STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR DEVICE，ELECTRODE，AND METHOD FOR FORMING THEM）公开了一种用于半导体器件的结构，其使用的扩散阻挡层的材质为WSiN，互联材料为Cu或W。而电化学学会杂志（journal of the electrochemical society）报道了M.T.Wang等撰写的使用WSiN结构对于Cu的扩散阻挡特性的文章（Barrier Capabilities of Chemical Vapor Deposited W Films and WSiN/WSi_x/W Stacked Layers Against Cu Diffusion），其文章中指出电学结果显示，经过750C的高温退火，采用WSiN扩散阻挡层的样品漏电没有发生很大的变化，表明WSiN具有良好的对Cu扩散阻挡特性。但文章使用的结构为WSiN/Wsix/W结构，这种结构在现在的深亚微米工艺中是不存在的。并且，其结果显示，纯W样品在700C时依然有良好的电学特性，所以，并不能完全说明WSiN对于Cu的良好的扩散阻挡特性。

Qing-Tang Jiang等人公开了TaSiN材料对铜的扩散阻挡特性的文章，其中指出由于TaSiN为一种非晶化的材料，以及TaSiN和铜（Cu）之间有较强的键和力，都表明了TaSiN材料可以单独作为具有良好黏附性的扩散阻挡层材料使用。

发明内容

本发明公开了一种使用双大马士革工艺同时形成铜接触孔和第一层金属的方法，其前层为完成器件形成及金属硅化物淀积的晶圆，在一衬底中形成的阱区及STI隔离区的上方设置有第一、二栅极，并且在第一、二栅极的侧壁上覆盖有偏移侧墙，金属硅化物层覆盖第一、二栅极的上表面及第一栅极的源漏极，且第一栅极和其阱区之间设置有一栅氧化层，其中，包括以下步骤：

步骤S1：淀积电介质层以覆盖薄氧化层金属硅化物层、第一栅极的源漏极、第一栅极偏移侧墙和第二栅极偏移侧墙。

步骤S2：采用双大马士革工艺，刻蚀位于第一栅极源漏极上方的电介质层分别至第一栅极的源漏极上的金属硅化物层，形成第一栅极源极接触孔及其第一层金属凹槽和第一栅极漏极接触孔及其第一层金属凹槽，同时刻蚀位于第二栅极上方的电介质层至金属硅化物层，形成第二栅极接触孔及其第一层金属凹槽。

步骤S3：淀积粘附层，覆盖第一栅极的源漏极接触孔及其第一层金属凹槽和第二栅极接触孔及其第一层金属凹槽的侧壁及其底部；之后，淀积扩散阻挡层覆盖粘附层后，再淀积金属铜并对其进行平坦化处理。