发明名称 一种双镶嵌导线制程
摘要 本发明系提供一种双镶嵌(dual damascene)导线制程。该制程系先于一半导体晶片之基底(substrate)上依序形成一第一保护层、一第一介电层以及一第二保护层,接着进行一第一黄光暨蚀刻制程(PEP),以于该第二保护层、该第一介电层以及该第一保护层中形成至少一接触洞。随后于该半导体晶片表面依序形成一第一障碍层(barrier layer)以及一第一金属层,并利用该第二保护层当作停止层(stop layer)来进行一第一化学机械研磨(CMP)制程。然后于该半导体晶片表面依序形成一第三保护层、一第二介电层以及一第四保护层,并进行一第二PEP,以于该第四保护层、该第二介电层以及该第三保护层中形成至少一沟槽。最后于该半导体晶片表面依序形成一第二障碍层以及一第二金属层,并利用该第四保护层当作停止层来进行一第二CMP制程,以完成该双镶嵌导线制程。
申请公布号 TW485557 申请公布日期 2002.05.01
申请号 TW090112712 申请日期 2001.05.25
申请人 联华电子股份有限公司 发明人 黄义雄;黄俊仁;张景旭;严永松
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 许锺迪 台北县永和市福和路三八九号五楼
主权项 1.一种双镶嵌(dual damascene)导线制程,该制程包含有下列步骤:提供一半导体晶片,且该半导体晶片包含有一基底(SubStrate)以及一导电层设于该基底上;于该半导体晶片表面依序形成一第一保护层、一第一介电层、一第二保护层以及一第一抗反射层,并覆盖于该导电层之上;进行一第一黄光(lithography)制程,于该第一抗反射层表面形成一第一光阻(photoresist)层,以定义该双镶嵌结构之一下层接触洞(via hole)的图案;进行一第一蚀刻(etch)制程,沿着该第一光阻层之图案去除未被该第一光阻层覆盖之该第一抗反射层、该第二保护层、该第一介电层以及该第一保护层,直至该导电层表面,以于该第二保护层、该第一介电层以及该第一保护层中形成至少一接触洞;去除该第一光阻层以及该第一抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第一障碍层(barrierlayer)以及一第一金属层,且该第一金属层填满该接触洞;利用该第二保护层当作停止层(Stop layer)来进行一第一化学机械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)制程,以去除部份之该第一金属层以及该第一障碍层;于该半导体晶片表面依序形成一第三保护层、一第二介电层、一第四保护层以及一第二抗反射层;进行一第二黄光制程,于该第二抗反射层表面形成一第二光阻层,以定义该双镶嵌结构之一上层沟槽的图案;进行一第二蚀刻制程,沿着该第二光阻层之图案去除未被该第二光阻层覆盖之该第二抗反射层、该第四保护层、该第二介电层以及该第三保护层,直至该第一金属层表面,以于该第四保护层、该第二介电层以及该第三保护层中形成至少一沟槽;去除该第二光阻层以及该第二抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第二障碍层以及一第二金属层,且该第二金属层填满该沟槽;以及利用该第四保护层当作停止层来进行一第二化学机械研磨(CMP)制程,以去除部份之该第二金属层以及该第二障碍层,完成该双镶嵌导线制程。2.如申请专利范围第1项之制程,其中该导电层系一铜导线。3.如申请专利范围第1项之制程,其中各该保护层系由氮化矽(Silicon nitride)、氮氧化矽(Si1icon-oxy-nitride)或碳化矽(Si1icon carbon)所构成。4.如申请专利范围第1项之制程,其中各该抗反射层系由氮氧化矽所构成,且该第二保护层以及该第三保护层系由氮化矽或碳化矽所构成。5.如申请专利范围第1项之制程,其中该第二介电层系由一低介电常数(1ow-K)材料所构成。6.如申请专利范围第5项之制程,其中该低介电常数材料包含有FLARETM、SiLKTM、亚芳香基醚类聚合物(poly(arylene ether) polymer)、parylene类化合物、聚醯亚胺(polyimide)系高分子、氟化聚醯亚胺(f1uorinated polyimide)、HSQ、氟矽玻璃(FSG)、二氧化矽、多孔矽玻璃(nanoporous silica)或铁氟龙。7.如申请专利范围第1项之制程,其中该第一介电层系一由一氟矽玻璃(f1uorinated si1icate g1ass,FSG)或一无掺杂矽玻璃(Undoped si1icate glass,USG)所构成,而该第二介电层系由SiLKTM所构成。8.一种双镶嵌导线制程,该制程包含有下列步骤:提供一半导体晶片,且该半导体晶片包含有一基底以及一导电层设于该基底上;于该半导体晶片表面依序形成一第一保护层、一无机介电层、一第二保护层以及一第一抗反射层,并覆盖于该导电层之上;进行一第一黄光制程,于该第一抗反射层表面形成一第一光阻层,以定义该双镶嵌结构之一下层接触洞的图案;进行一第一蚀刻制程,沿着该第一光阻层之图案去除未被该第一光阻层覆盖之该第一抗反射层、该第二保护层、该无机介电层以及该第一保护层,直至该导电层表面,以于该第二保护层、该无机介电层以及该第一保护层中形成至少一接触洞;去除该第一光阻层以及该第一抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第一障碍层以及一第一金属层,且该第一金属层填满该接触洞;利用该第二保护层当作停止层来进行一第一化学机械研磨(CMP)制程,以去除部份之该第一金属层以及该第一障碍层;于该半导体晶片表面依序形成一第三保护层、一有机介电层、一第四保护层以及一第二抗反射层;进行一第二黄光制程,于该第二抗反射层表面形成一第二光阻层,以定义该双镶嵌结构之一上层沟槽的图案;进行一第二蚀刻制程,沿着该第二光阻层之图案去除未被该第二光阻层覆盖之该第二抗反射层、该第四保护层、该有机介电层以及该第三保护层,直至该第一金属层表面,以于该第四保护层、该有机介电层以及该第三保护层中形成至少一沟槽;去除该第二光阻层以及该第二抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第二障碍层以及一第二金属层,且该第二金属层填满该沟槽;以及利用该第四保护层当作停止层来进行一第二化学机械研磨(CMP)制程,以去除部份之该第二金属层以及该第二障碍层,完成该双镶嵌导线制程。9.如申请专利范围第8项之制程,其中该导电层系一铜导线。10.如申请专利范围第8项之制程,其中各该保护层系由氮化矽、氮氧化矽或碳化矽所构成。11.如申请专利范围第8项之制程,其中各该抗反射层系由氮氧化矽所构成,且该第二保护层系由氮化矽或碳化矽所构成。12.如申请专利范围第8项之制程,其中该无机介电层由一氟矽玻璃(FSG)或一无掺杂矽玻璃(USG)所构成,而该有机介电层系由SiLKTM所构成。13.一种双镶嵌导线制程,该制程包含有下列步骤:提供一半导体晶片,且该半导体晶片包含有一基底以及一导电层设于该基底上;于该半导体晶片表面依序形成一无机介电层以及一第一抗反射层,并覆盖于该导电层之上;进行一第一黄光制程,于该第一抗反射层表面形成一第一光阻层,以定义该双镶嵌结构之一下层接触洞的图案;进行一第一蚀刻制程,沿着该第一光阻层之图案去除未被该第一光阻层覆盖之该第一抗反射层以及该无机介电层,直至该导电层表面,以于该无机介电层中形成至少一接触洞;去除该第一光阻层以及该第一抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第一障碍层以及一第一金属层,且该第一金属层填满该接触洞;利用该无机介电层当作停止层来进行一第一化学机械研磨(CMP)制程,以去除部份之该第一金属层以及该第一障碍层;于该半导体晶片表面依序形成一有机介电层以及一第二抗反射层;进行一第二黄光制程,于该第二抗反射层表面形成一第二光阻层,以定义该双镶嵌结构之一上层沟槽的图案;进行一第二蚀刻制程,沿着该第二光阻层之图案去除未被该第二光阻层覆盖之该第二抗反射层以及该有机介电层,直至该第一金属层表面,以于该有机介电层中形成至少一沟槽;去除该第二光阻层以及该第二抗反射层;于该半导体晶片表面依序形成一第二障碍层以及一第二金属层,且该第二金属层填满该沟槽;以及利用该有机介电层当作停止层来进行一第二化学机械研磨(CMP)制程,以去除部份之该第二金属层以及该第二障碍层,完成该双镶嵌导线制程。14.如申请专利范围第13项之制程,其中该导电层系一铜导线。15.如申请专利范围第13项之制程,其中各该抗反射层系由氮氧化矽所构成。16.如申请专利范围第13项之制程,其中该无机介电层系由一氟矽玻璃(FSG)或一无掺杂矽玻璃(USG)所构成,而该有机介电层系由SiLKTM所构成。图式简单说明:图一为习知双镶嵌内连线结构之剖面示意图。图二至图十为本发明制作一双镶嵌导线制程的方法示意图。
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