[发明专利]半导体器件、双镶嵌结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作技术领域，尤其涉及半导体器件、双镶嵌结构的 制作方法。

背景技术

随着半导体器件制作技术的飞速发展，半导体器件已经具有深亚微米结 构。由于集成电路中所含器件的数量不断增加，器件的尺寸也因集成度的提 升而不断地缩小，器件之间的高性能、高密度连接不仅在单个互连层中进行， 而且要在多层之间进行互连。因此，通常提供多层互连结构，其中多个互连 层互相堆叠，并且层间绝缘膜置于其间，用于连接半导体器件。特别是利用 双镶嵌(dual-damascene)工艺形成的多层互连结构，其预先在层间绝缘膜中 形成沟槽(trench)和接触孔(via)，然后用导电材料填充所述沟槽和接触孔。 例如申请号为02106882.8的中国专利申请文件提供的双镶嵌结构制作工艺，因 为双镶嵌结构能避免重叠误差以及解决习知金属工艺的限制，双镶嵌工艺便 被广泛地应用在半导体制作过程中而提升器件可靠度。因此，双镶嵌工艺已 成为现今金属导线连结技术的主流。

现有制作双镶嵌结构的方法参考图1至图4。如图1所示，提供半导体衬底 100，在半导体衬底100上形成有金属布线层102；在金属布线层102上形成厚 度为600埃～800埃的第一覆盖层104；在第一覆盖层104上形成第一层间绝缘层 106(inter-layer dielectrics；ILD)，所述第一层间绝缘层106的材料是未掺杂 的硅玻璃(Un-doped Silicate Glass；USG)或低介电常数材料等。所述第一覆 盖层104可防止金属布线层102扩散到第一层间绝缘层106中，亦可防止刻蚀过 程中金属布线层102被刻蚀。

之后，在第一层间绝缘层106上形成厚度为600埃～800埃的第二覆盖层 107；在第二覆盖层107上形成第二层间绝缘层108，第二层间绝缘层108的材 料为低温氧化硅，所述低温指温度为200℃～500℃。在第二层间绝缘层108上 形成阻挡层109，所述阻挡层109的作用在于后续光刻胶曝光显影过程中避免 光线透过；随后，在阻挡层108上形成第一光刻胶层110，经过曝光显影工艺， 在第一光刻胶层110上形成开口，开口位置对应后续需要形成双镶嵌结构中的 接触孔；随后以第一光刻胶层110为掩膜，刻蚀阻挡层109、第二层间绝缘层 108、第二覆盖层107、第一层间绝缘层106直至暴露出第一覆盖层104，形成 接触孔112。

参考附图2所示，灰化法去除第一光刻胶层110，其中灰化温度为250℃； 在阻挡层109上以及接触孔112中形成覆盖第二层间绝缘层108的底部抗反射 层(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)114。用回蚀法刻蚀底部抗反射 层114，直至完全去除阻挡层109上的底部抗反射层114，并保留接触孔112内 的部分底部抗反射层114，其中留在接触孔112内的底部抗反射层114的厚度应 该保证在随后刻蚀形成双镶嵌结构的工艺过程中避免第一覆盖层104被刻蚀 穿。

如图3所示，在阻挡层108上形成第二光刻胶层116，并通过曝光、显影在 第二光刻胶层116上形成与后续沟槽对应的开口，开口的宽度大于接触孔112 的宽度。以第二光刻胶层116为掩膜，刻蚀阻挡层109以及第二层间绝缘层108， 形成沟槽118。

参考附图4所示，灰化法去除第二光刻胶层116和接触孔112内的底部抗反 射层114，其中灰化温度为250℃；然后再用湿法刻蚀法去除残留的第二光刻 胶层116；沿接触孔112刻蚀第一覆盖层104，直至暴露出金属布线层102，形 成双镶嵌结构，所述刻蚀第一覆盖层104采用的方法为先用干法刻蚀去除大部 分的覆盖层，然后再采用的氟化铵(NH₄F)和氟化氢(HF)混合溶液对剩下 的第一覆盖层104进行湿洗。

现有双镶嵌结构制作过程中，由于需要刻蚀第二覆盖层、第二层间绝缘 层、第一覆盖层及第一层间绝缘层才能形成接触孔，接触孔的深度比较深， 而第一光刻胶的厚度不能做得过厚，在刻蚀过程中掩膜效果不是很好，因此 在刻蚀过程中会在接触孔中产生条纹缺陷(如图5所示)。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件、双镶嵌结构的制作方法，防 止条纹缺陷的产生。