专利名称：铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，特是涉及一种铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法。
背景技术：
铝(Al)是集成电路制造的后道工艺中被最广泛使用的一种金属。铝的优点包括电阻系数比大部份金属低；在表面会自行生成一层致密的氧化物，因此耐腐蚀；与二氧化硅绝缘层的附着性好；铝的淀积和刻蚀技术较成熟等。
虽然随着对半导体元件性能要求的提高和铜后道工艺的成熟，铝在最先进的MOS和RAM制造工艺中逐渐被铜取代，但在整个半导体制造工业中，铝制程仍然占很大的比例。这种情况在可预见的将来还会持续下去。
在传统的铝后道制程中，一般是先淀积金属铝膜，用刻蚀法制成内连线(interconnect)，再反填二氧化硅介电质层(其厚度大于内连线和栓塞的总高度)。用化学机械抛光(CMP)平坦化过填的二氧化硅，然后在经过平坦化的介电质层上面刻蚀出栓塞孔。利用物理气相淀积(PVD)或化学气相淀积(CVD)的方法淀积阻散层(barrier metal)，例如用钛/氮化钛作阻散层，再利用CVD将金属钨填入孔内形成栓塞(Via)。最后用化学机械抛光(CMP)磨除过填的钨，制成嵌于介电质间的连接上一层的栓塞结构。重复上述流程完成后道各层制造。
这种工艺虽然成熟，但对阻散层在段层及侧壁的覆盖均一性，金属的填孔性都有较高要求。栓塞与内连线的整合性也没有平面淀积的好，增加了层间电阻。另外这种工艺，需要经过一次二氧化硅介电质层的CMP和一次昂贵的金属钨的CMP，流程复杂，成本较高。所以对这种工艺进一步优化，简化流程，提高成品率，降低费用，有很大的应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，它可以优化现有的铝制程后道工艺，简化流程，降低制造成本，加强内连线和栓塞的整合性，降低层间接触电阻。
为解决上述技术问题，本发明铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法是，通过连续刻蚀栓塞(via plug)金属层和连线(interconnect)金属层后，反填二氧化硅介电质层，再用化学机械抛光去除和平坦过填的二氧化硅，实现后道的层内连线和层间栓塞结构。
采用本发明的方法，由于减化了传统的铝后道工艺流程，特别是避免了高成本的金属钨的CMP工艺，可消除金属填孔中较难控制的填孔性和覆盖均一性带来的各种问题。层间互连无需阻散层，减小接触电阻，有利于提高制品性能。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是淀积连线和栓塞金属层的示意图；图2是涂布光刻胶的示意图；图3是刻蚀栓塞的示意图；
图4是去光刻胶的示意图；图5是涂布光刻胶的示意图；图6是光刻内连线图形的示意图；图7是刻蚀内连线的示意图；图8是去光刻胶的示意图；图9是淀积二氧化硅介电层的示意图；图10是用CMP去除并平坦化过填的介电质示意图；图11是重复图1所示的步骤淀积连线和栓塞金属层的示意图。
具体实施例方式
本发明铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，如图1～11所示。在图1～11的(a)图中，用铝作连线，钛/氮化钛(Ti/TiN)作阻散层，钨作层间栓塞；(b)图中连线和栓塞全部用铝，中间没有阻散层；其余的工艺流程完全相同。具体工艺流程如下首先，如图1所示，淀积连线和栓塞金属层，在图1(a)中依次淀积铝、钛/氮化钛和钨；在(b)中淀积金属铝。在淀积的连线和栓塞金属层上涂布光刻胶(参见图2)。然后如图3所示，刻蚀栓塞；图3(a)便于刻蚀工艺的控制，(b)有利于降低层间电阻。接着除去光刻胶后，再涂布光刻胶，然后先光刻内连线图形，再刻蚀内连线并除去光刻胶(分别参见图4、图5、图6、图7、图8所示)。如图9所示淀积二氧化硅介电层，最后用CMP去除并平坦化过填的介电质(结合图10所示)，实现铝连线的层内连线和层间栓塞结构。
重复图1所示的步骤淀积连线和栓塞金属层，并重复上述的后续步骤可以完成元件后道各层的制造。
本发明采用的都是目前工业上成熟的设备、材料和工艺，在技术上完全可行；并且无需改变现有工艺的掩膜板或增加掩膜板数量。在铝(或钨)栓塞中可以掺入少量其它元素以增加其机械强度。
在金属栓塞刻蚀完成后，视情况可能需要淀积适当厚度的氮氧化硅(SION)防反射层，有利于金属连线层的光刻与刻蚀。
无论是用钨还是铝作为栓塞(plug)材料，视情况而定可能都需要在栓塞(plug)层与连线层间加入刻蚀停止层，如氮化钛(TiN)。
由于铝制程在半导体制造工业的后道工艺中占很大的比例，对铝制程进一步优化会有很大的应用价值。
权利要求
1.一种铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，其特征在于，首先，淀积连线和栓塞金属层，在该金属层上涂布光刻胶，然后刻蚀栓塞，接着除去光刻胶后，再涂布光刻胶，然后先光刻内连线图形，再刻蚀内连线并除去光刻胶，随后一次性淀积二氧化硅介电层，最后用CMP去除并平坦化过填的介电质，实现铝连线的层内连线和层间栓塞结构。
2.根据权利要求书1所述的铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，其特征在于，所述的淀积连线和栓塞金属层是依次淀积铝、钛/氮化钛和钨，用铝作连线，钛/氮化钛作阻散层，钨作层间栓塞。
3.根据权利要求书1所述的铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，其特征在于，所述的淀积连线和栓塞金属层是淀积金属铝，连线和栓塞全部用铝，中间不设阻散层。
4.根据权利要求书1所述的铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，其特征在于，在金属栓塞刻蚀完成后，淀积氮氧化硅防反射层。
5.根据权利要求书1所述的铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，其特征在于，在栓塞层与连线层间加入刻蚀停止层。
全文摘要
本发明公开了一种铝连线制程的金属双刻蚀工艺方法，通过连续刻蚀栓塞金属层和连线金属层后，反填介电质层，再用化学机械抛光去除和平坦化过填的介电质，实现铝连线的层内连线和层间栓塞结构。本发明可简化工艺流程，降低费用，并有利于降低层间接触电阻，提高产品性能。适用于集成电路铝后道制程工艺。
文档编号H01L21/768GK1870230SQ20051002616
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月25日 优先权日2005年5月25日
发明者方精训, 李文强, 伍强 申请人:上海华虹Nec电子有限公司