专利名称：一种顶层金属的形成方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种顶层金属的形成方法。在传统的半导体制造エ艺中，顶层金属(Top Metal)是不可缺少的一部分，通常业内所需的顶层金属厚度不会超过4um，但是随着相关领域的发展，对电感器件的要求逐步提高，也就是需要有着更优的品质因数Q值，由于降低顶层金属的电阻率可以提高Q值，而降低顶层金属的电阻率一般采用顶层金属加厚来达到，所以越来越多的厂家对顶层金属的厚度做出了较高的要求，甚至会要求达到IOum厚的顶层金属。顶层金属在形成过程中，会不可避免的产生纹路，同时由于厚度的増加，透光度大大降低，这又给光刻エ艺带来麻烦，使得对准(alignment)会出现较大误差，即所谓的失准(mis-alignment),这严重的会影响产品质量,甚至引起报废。另ー方面，考虑到顶层金属在钝化(passivation)后，需要制作焊垫，引线等，通常是要采用光刻エ艺，常规使用的光阻(PR)可到4. 9um的厚度，这对4um及以下厚度的顶层金属的形成是可接受的。然而，考虑到光阻的性质，其不能够堆积任意的厚度，比如对于所需要的6um后的顶层金属，常规エ艺和常规光阻是不可能满足需要的。即顶层金属与其周围膜层形成台阶差，这个台阶差的高度随着顶层金属厚度的増加而变大，在达到一定程度之后，其台阶差的高度已经超过了常规光阻所能累起的高度，导致光阻不能够完全的覆盖。为了解决上述问题，业内已经生产出了相应的光阻，但是使用这类光阻要面临的是较大的资金购买和对设备的相应优化和清洗，无疑大大的増加了生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是采用常规光阻实现6um以上顶层金属的形成并解决由于厚度和金属纹路干扰而引起的失准问题为解决上述技术问题，本发明提供一种顶层金属的形成方法，包括提供衬底，所述衬底上具有金属连线区；在所述衬底上形成阻挡层，所述阻挡层暴露出所述金属连线区；形成金属层，所述金属层包括覆盖所述金属连线区的第一区金属层，及覆盖所述阻挡层的第二区金属层，其中，第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面；形成第一光阻层，所述第一光阻层覆盖所述第一区金属层及第二区金属层；基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，对所述第一光阻层进行光刻；以光刻后的第一光阻层为掩膜，刻蚀第二区金属层，形成顶层金属。进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，在形成顶层金属之后，还包括如下步骤移除光刻后的第一光阻层；
形成钝化层，所述钝化层覆盖顶层金属和阻挡层；形成第二光阻层，所述第二光阻层覆盖所述钝化层；
进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，所述第二光阻层的厚度为小于5um。进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，所述阻挡层厚度为2 6um。进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，所述金属连线区包括多个钨通道及多个钨通道之间的金属绝缘层。进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，所述阻挡层的材料为ニ氧化硅和/或
氮化硅。进ー步的，对于所述顶层金属的形成方法，所述顶层金属的厚度为大于6um。与现有技术相比，本发明提供的顶层金属的形成方法，由于先形成ー层阻挡层，使得台阶差变小，从而使得后续形成的光阻能够完全覆盖器件表面。另ー方面，基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，使得对准过程不会由于金属纹路和厚度増加所导致的透光性变差而受到影响，避免了质量上可能出现的缺陷。
图I为本发明实施例的顶层金属的形成方法的流程示意图；图2 图10为本发明实施例的顶层金属的形成方法的剖面结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明顶层金属的形成方法作进ー步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。请參考图1，其为本发明实施例的顶层金属的形成方法的流程示意图。如图I所示，所述顶层金属的形成方法包括如下步骤步骤S101，提供衬底，所述衬底上具有金属连线区；步骤S102，在所述衬底上形成阻挡层，所述阻挡层暴露出所述金属连线区；步骤S103，形成金属层，所述金属层包括覆盖所述金属连线区的第一区金属层，及覆盖所述阻挡层的第二区金属层，其中，第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面；步骤S104，形成第一光阻层，所述第一光阻层覆盖所述第一区金属层及第二区金属层；步骤S105，基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，对所述第一光阻层进行光刻；步骤S106，以光刻后的第一光阻层为掩膜，刻蚀第二区金属层，形成顶层金属。接着，请參考图I和图2 图10，其为本发明实施例的顶层金属的形成方法的剖面结构示意图。如图2所示，提供衬底20，所述衬底20上具有金属连线区23。具体的，所述衬底20包括基底21，及形成于所述基底21上的金属绝缘层22，所述金属绝缘层22内形 成有钨通道24，相邻的多个钨通道24及之间的金属绝缘层22构成金属连线区23。
请參考图3，形成阻挡层31，所述阻挡层31覆盖所述衬底20，即在金属绝缘层22和钨通道24上形成阻挡层31，所述阻挡层31可以是ニ氧化硅(SiO2),氮化硅(SiN)或者其他绝缘性材料，所示阻挡层31的厚度为2 6um。如图4所示，所述阻挡层31上形成图案化的光阻层41，其中，所述图案化的光阻层41为负光阻，所述图案化的光阻层41的厚度为10000 20000埃，图案化的光阻层41中具有通孔42，露出阻挡层31。
请參考图5，刻蚀所述阻挡层31，形成通孔51，所述通孔51的宽度能够达到暴露出下方金属连线区23。同时，移除掉阻挡层31上的图案化的光阻层41。优选的，在上述步骤中还进行临界尺寸高宽比(CD Aspect Ratio)的測量，使得临界尺寸高宽比大于等于2 1，以达到较好的エ艺效果。请參考图6，在所述阻挡层31和金属连线区23上形成金属层60，所述金属层60包括覆盖所述金属连线区23的第一区金属层62及覆盖所述阻挡层31的第二区金属层61，其中，第一区金属层62的表面低于第二区金属层61的表面，即金属层60具有凹槽63,所述凹槽63将极大的解决6um以上金属层可能出现的对准问题，这将在下面结合图7进行详细说明。请參考图7，在金属层上形成第一光阻层71，进行光刻エ艺，其光刻时显然是需要对准，然而通常来说，金属在形成时会具有纹路，从而会对光刻エ艺中的对准产生干扰，此夕卜，随着金属层60厚度的増加，透光度大大降低，此时就很容易出现误对准和/或无法对准的问题，本发明则解决了此问题。具体的，基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，即根据金属层60上的凹槽63作为光刻的对准參照物(类似于alignmark的功能)，进行光刻对准，然后对所述第一光阻层进行光刻エ艺。由于上述通孔41的准确性是可保证的，而金属层60也是均匀形成，故所述凹槽63也是具有相当的准确性，从而可以作为对准的依据。在实际生产中，硅片上有着多个如图7所示的凹槽63，这些规则排列的凹槽63在光刻エ艺中确保了对准过程的准确性，避免了误对准和/或无法对准的问题，确保了良率。请參考图8，经光刻エ艺后去除了第二区金属层61上的第一光阻层，保留第一区金属层61上的第一光阻层71'。请參考图9，以光刻后的第一光阻层为掩膜，刻蚀去除第二区金属层，形成顶层金属60'，当然，在形成顶层金属60'之后，便可移除第一区金属层上的第一光阻层。接着，继续參考图9，形成钝化层91，所述钝化层91覆盖顶层金属60'和阻挡层31，其中，所示钝化层91可以为ニ氧化硅、氮化硅或者二者结合，其他具有相似性质的材料亦可。此时，由于阻挡层31的存在，使得顶层金属60'与周围膜层(在此，即为阻挡层31)之间的台阶差缩小了。请參考图10，钝化工艺后，接着可对顶层金属进行引线等，此时，先需要进行光刻エ艺，由上述分析可知，由于台阶差缩小了，通常最大只有4um，此厚度显然在常规光阻所能覆盖的范围内，则将第二光阻层101覆盖于钝化层91之上，此时不会出现钝化层91 (顶层金属60')暴露在外的情况，后续エ艺也可顺利进行。与现有技术相比，本发明提供的顶层金属的形成方法，由于先形成ー层阻挡层，使得台阶差变小，从而使得后续形成的光阻能够完全覆盖器件表面。
另一方面，由于金属层是均勻形成的，可以基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，即根据金属层上的凹槽作为光刻的对准参照物，从而使得对准过程不会由于金属纹路和厚度增加所导致的透光性变差而收到影响，避免了质量上可能出现的缺陷。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样 ，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种顶层金属的形成方法，其特征在于，包括 提供衬底，所述衬底上具有金属连线区； 在所述衬底上形成阻挡层，所述阻挡层暴露出所述金属连线区； 形成金属层，所述金属层包括覆盖所述金属连线区的第一区金属层，及覆盖所述阻挡层的第二区金属层，其中，第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面； 形成第一光阻层，所述第一光阻层覆盖所述第一区金属层及第二区金属层； 基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，对所述第一光阻层进行光刻； 以光刻后的第一光阻层为掩膜，刻蚀第二区金属层，形成顶层金属。
2.如权利要求I所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，在形成顶层金属之后，还包括如下步骤 移除光刻后的第一光阻层； 形成钝化层，所述钝化层覆盖顶层金属和阻挡层； 形成第二光阻层，所述第二光阻层覆盖所述钝化层。
3.如权利要求2所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，所述第二光阻层的厚度为小于5um。
4.如权利要求I所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，所述阻挡层厚度为2 6um0
5.如权利要求I所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，所述金属连线区包括多个钨通道及多个钨通道之间的金属绝缘层。
6.如权利要求I所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为ニ氧化硅和/或氮化硅。
7.如权利要求I所述的顶层金属的形成方法，其特征在于，所述顶层金属的厚度为大亍 6 um o
全文摘要
本发明公开了一种顶层金属的形成方法，在具有钨通道的金属绝缘层上形成一层阻挡层，刻蚀阻挡层形成通孔，形成金属层，使得台阶差变小，从而使得后续形成的光阻能够完全覆盖器件表面，解决了传统工艺和传统光阻无法实现的问题。另一方面，基于第一区金属层的表面低于第二区金属层的表面进行光刻对准，使得对准过程不会由于金属纹路和厚度增加所导致的透光性变差而受到影响，避免了质量上可能出现的缺陷。
文档编号H01L21/60GK102610536SQ201210093520
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者钟政, 顾以理 申请人:上海宏力半导体制造有限公司