一种改善后端光刻套准标记形貌的方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善后端光刻套准标记形貌的方法，包括如下步骤：1.1金属层间氧化膜平坦化；1.2在金属层间氧化膜上沉积氮化膜；1.3栓孔与光刻套准标记的光刻与刻蚀；1.4栓孔的金属阻挡层及钨的填充和化学机械研磨；1.5氮化膜的去除。本发明通过在金属层间膜上沉积一层氮化膜，作为后续钨化学机械研磨的阻挡层，有效地保护尺寸较大的光刻套准标记边缘的形貌，从而提高后续金属层光刻工艺对准的效率。
【专利说明】一种改善后端光刻套准标记形貌的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种光刻工艺方法，尤其涉及一种改善后端光刻套准标记形貌的方法。
【背景技术】
[0002]在集成电路IC后段工艺中，金属层一般参考前层栓孔的光刻套准标记。在0.25微米的工艺以上，多采用钨化学机械抛光工艺来去除硅片表面的钨，通常容易对一些尺寸较大的光刻套准标记的边缘产生损伤，对后续光刻对准信号产生一定的影响(见图1.2)。特别是当金属层间膜的厚度逐渐降低的情况下，光刻套准标记边缘氧化膜的损失使得光刻套准标记内钨与标记边缘的界限不太分明，后续金属层的光刻就无法有效地对准，造成产量损失。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种改善后端光刻套准标记形貌的方法，以提高后续光刻工艺对准的效率。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供一种改善后端光刻套准标记形貌的方法，包括如下步骤:
[0005]1.1金属层间氧化膜平坦化；
[0006]1.2在金属层间氧化膜上沉积氮化膜；
[0007]1.3栓孔与光刻套准标记的光刻与刻蚀；
[0008]1.4栓孔的金属阻挡层及钨的填充和化学机械研磨；
[0009]1.5氮化膜的去除。
[0010]进一步的，步骤1.1中，所述金属层间氧化膜的厚度为3000-10000A，采用SACVD，PECVD工艺淀积。
[0011]进一步的，步骤1.2中，所述氮化膜的厚度为300?1000A，采用PECVD工艺淀积，淀积温度范围为35(T580°C，压力范围为l?10Torr，射频功率为10(Tl000W，SiH4流量为50_200sccm, NH3 流量为 10_80sccm，N2 流量为 7_10L。
[0012]进一步的，步骤1.3中，所述光刻套准标记为一整块类似pad的图形，特征尺寸为2?6微米的光刻套准标记，在刻蚀栓孔的同时将该光刻套准标记区域的金属层间氧化膜去除。
[0013]进一步的，步骤1.4具体为:首先，在全硅片上依次生长金属阻挡层、金属钨；然后采用化学机械研磨工艺对钨进行平坦化，形成栓孔内金属阻挡层及钨。所述金属阻挡层包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度为10?500A，位于上方的TiN的厚度为10?200A;该步骤采用金属有机化学气相淀积工艺，首先淀积Ti，然后再淀积TiN ;所述淀积TiN的温度为35(T400°C，压力为f IOtorr ;所述金属钨的生长采用化学气相沉积工艺，钨淀积的温度为35(T450°C，压力为5(Tl50torr，钨的厚度为1()00?8000 A。所述化学机械研磨工艺终点停止在氮化膜，由于氮化膜相对氧化膜有较高的选择比，该氮化膜能有效地保护光刻套准标记的边缘。
[0014]进一步的，步骤1.5中，所述氮化膜的去除采用湿法或干法刻蚀，刻蚀气体或药液使氮化膜相对钨和下层的金属层间氧化膜有很高的选择比。若所述氮化膜的去除采用干法刻蚀工艺，所用刻蚀气体包括CF3和O2，压力范围为20?80mTorr，CF3流量为5_60sccm，O2流量为5_60sccm。
[0015]和现有方法相比，本发明的有益效果在于:本发明通过在金属层间膜上沉积一层氮化膜，作为后续钨化学机械研磨的阻挡层，有效地保护尺寸较大的光刻套准标记边缘的形貌，从而提高后续金属层光刻工艺对准的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1.1-图1.2是理想情况下和实际情况下化学机械研磨后的光刻套准标记形貌的对比示意图；其中，图1.1是理想情况下光刻套准标记形貌示意图，图1.2是实际情况下光刻套准标记形貌示意图。
[0017]图2.1-图2.5为本发明的具体工艺流程图；其中，图2.1是本发明方法步骤I完成后的剖面示意图；图2.2是本发明方法步骤2完成后的剖面示意图；图2.3是本发明方法步骤3完成后的剖面示意图(图2.3 (a)是刻蚀形成栓孔的示意图，图2.3 (b)是刻蚀形成光刻套准标记的示意图)；图2.4是本发明方法步骤4完成后的剖面示意图(图2.4 Ca)是步骤4完成后栓孔的示意图，图2.4 (b)是步骤4完成后光刻套准标记的示意图);图2.5是本发明方法步骤5完成后的剖面示意图(图2.5 Ca)是步骤5完成后栓孔的示意图，图2.5(b)是步骤5完成后光刻套准标记的示意图)；
[0018]图中附图标记说明如下:
[0019]I为金属层间氧化膜，2为金属层，3为氮化膜，4为金属阻挡层及钨。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0021]如图2.1-图2.5所示，本发明提供一种改善后端光刻套准标记形貌的方法，主要包括如下步骤:
[0022]1.金属层间氧化膜平坦化。在金属层2上淀积金属层间氧化膜1，金属层间氧化膜I的厚度为3000?10000A，可采用SACVD (次常压化学气相沉积)，PECVD (等离子体增强化学气相沉积)工艺淀积。采用化学机械抛光工艺对金属层间氧化膜I进行平坦化，见图2.1。
[0023]2.氮化膜(stop layer)沉积。在金属层间氧化膜I上沉积氮化膜3，见图2.2 ;氮化膜3的厚度为300?1000A，可采用PECVD工艺淀积，淀积温度范围为35(T580°C，压力范围为 I?10Torr，RF (射频)功率为 10(Tl000W，SiH4 流量为 50_200sccm，NH3 流量为 10_80sccm，N2流量为7-10L。
[0024]3.栓孔与光刻套准标记的光刻与刻蚀。刻蚀形成栓孔见图2.3 (a)，刻蚀形成光刻套准标记见图2.3 (b);光刻套准标记为一整块类似pad (垫)的图形，特征尺寸为2?6微米的光刻套准标记，在刻蚀栓孔的同时将该光刻套准标记区域的金属层间氧化膜I去除，见图2.3 (b)。[0025]4.栓孔的金属阻挡层及钨的填充和化学机械研磨。首先在全硅片上依次生长金属阻挡层、金属钨；然后采用化学机械研磨工艺对钨进行平坦化，形成栓孔内金属阻挡层及钨4，见图2.4 (a)。金属阻挡层包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度为10?500A，位于上方的TiN的厚度为10?200A;该步骤采用金属有机化学气相淀积工艺，首先淀积Ti，然后再淀积TiN ;所述淀积TiN的温度为35(T400°C，压力为l?10torr。金属钨填充采用化学气相沉积工艺，钨淀积的温度为35(T450°C，压力为5(Tl50torr，钨的厚度为1000?8000 L钨化学机械研磨工艺终点停止在氮化膜3 (即将氮化膜3作为化学机械研磨的阻挡层)，由于氮化膜3相对金属层间氧化膜I有较高的选择比(选择比是被刻蚀材料的刻蚀速率与掩膜或底层的刻蚀速率的比值，采用氮化膜3相对金属层间氧化膜I的高选择比意味着氮化膜3的刻蚀速率比金属层间氧化膜I快，以减少金属层间氧化膜I的损失)，该氮化膜3可有效地保护光刻套准标记的边缘，见图2.4 (b)。
[0026]5.氮化膜去除。图2.5 (a)是步骤5完成后栓孔的示意图，图2.5 (b)是步骤5完成后光刻套准标记的示意图。氮化膜3的去除可采用湿法或干法刻蚀，刻蚀气体或药液使氮化膜3相对金属阻挡层及钨4和下层的金属层间氧化膜I有很高的选择比(选择比是被刻蚀材料的刻蚀速率与掩膜或底层的刻蚀速率的比值，采用氮化膜3相对金属阻挡层及钨4和下层的金属层间氧化膜I的高选择比意味着氮化膜3的刻蚀速率比金属阻挡层及钨4和下层的金属层间氧化膜I快，以减少金属阻挡层及钨4和下层的金属层间氧化膜I的损失)。以干法刻蚀工艺为例，所用刻蚀气体包括=CF3和O2，压力范围为20?80mTorr，CF3流量为 5_60sccm，O2 流量为 5_60sccm。
【权利要求】
1.一种改善后端光刻套准标记形貌的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1.1金属层间氧化膜平坦化； 1.2在金属层间氧化膜上沉积氮化膜； 1.3栓孔与光刻套准标记的光刻与刻蚀； 1.4栓孔的金属阻挡层及钨的填充和化学机械研磨； 1.5氮化膜的去除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.1中，所述金属层间氧化膜的厚度为3000?IOOOOA，采用 SACVD，PECVD 工艺淀积。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.2中，所述氮化膜的厚度为300?1000A,采用PECVD工艺淀积，淀积温度范围为35(T580°C，压力范围为l?10Torr，射频功率为 10(Tl000W，SiH4 流量为 50-200sccm，NH3 流量为 10_80sccm，N2 流量为 7-10L。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.3中，所述光刻套准标记为一整块类似pad的图形，特征尺寸为2?6微米的光刻套准标记，在刻蚀栓孔的同时将该光刻套准标记区域的金属层间氧化膜去除。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.4具体为:首先，在全硅片上依次生长金属阻挡层、金属钨；然后采用化学机械研磨工艺对钨进行平坦化，形成栓孔内金属阻挡层及钨。
6.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤1.4中，所述金属阻挡层包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度为10?《)οΑ,位于上方的TiN的厚度为10?200Α;该步骤采用金属有机化学气相淀积工艺，首先淀积Ti，然后再淀积TiN ;所述淀积TiN的温度为35(T400°C，压力为f IOtorr ;所述金属钨的生长采用化学气相沉积工艺，钨淀积的温度为350?450°C，压力为5(Tl50torr，钨的厚度为1000?8000 A0
7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤1.4中，所述化学机械研磨工艺终点停止在氮化膜，由于氮化膜相对氧化膜有较高的选择比，该氮化膜能有效地保护光刻套准标记的边缘。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1.5中，所述氮化膜的去除采用湿法或干法刻蚀，刻蚀气体或药液使氮化膜相对钨和下层的金属层间氧化膜有很高的选择比。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1.5中，所述氮化膜的去除采用干法刻蚀工艺，所用刻蚀气体包括CF3和O2，压力范围为20?80mTorr，CF3流量为5_60sccm，O2流量为 5-60sccm。
【文档编号】H01L21/321GK103824772SQ201210468693
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年11月19日 优先权日:2012年11月19日
【发明者】程晓华, 钱志刚 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司