一種改善后端光刻套準標記形貌的方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善后端光刻套準標記形貌的方法，包括如下步驟：1.1金屬層間氧化膜平坦化；1.2在金屬層間氧化膜上沉積氮化膜；1.3栓孔與光刻套準標記的光刻與刻蝕；1.4栓孔的金屬阻擋層及鎢的填充和化學機械研磨；1.5氮化膜的去除。本發明通過在金屬層間膜上沉積一層氮化膜，作為后續鎢化學機械研磨的阻擋層，有效地保護尺寸較大的光刻套準標記邊緣的形貌，從而提高后續金屬層光刻工藝對準的效率。
【專利說明】一種改善后端光刻套準標記形貌的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體集成電路制造工藝，涉及一種光刻工藝方法，尤其涉及一種改善后端光刻套準標記形貌的方法。
【背景技術】
[0002]在集成電路IC后段工藝中，金屬層一般參考前層栓孔的光刻套準標記。在0.25微米的工藝以上，多采用鎢化學機械拋光工藝來去除硅片表面的鎢，通常容易對一些尺寸較大的光刻套準標記的邊緣產生損傷，對后續光刻對準信號產生一定的影響(見圖1.2)。特別是當金屬層間膜的厚度逐漸降低的情況下，光刻套準標記邊緣氧化膜的損失使得光刻套準標記內鎢與標記邊緣的界限不太分明，后續金屬層的光刻就無法有效地對準，造成產量損失。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種改善后端光刻套準標記形貌的方法，以提高后續光刻工藝對準的效率。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供一種改善后端光刻套準標記形貌的方法，包括如下步驟:
[0005]1.1金屬層間氧化膜平坦化；
[0006]1.2在金屬層間氧化膜上沉積氮化膜；
[0007]1.3栓孔與光刻套準標記的光刻與刻蝕；
[0008]1.4栓孔的金屬阻擋層及鎢的填充和化學機械研磨；
[0009]1.5氮化膜的去除。
[0010]進一步的，步驟1.1中，所述金屬層間氧化膜的厚度為3000-10000A，采用SACVD，PECVD工藝淀積。
[0011]進一步的，步驟1.2中，所述氮化膜的厚度為300?1000A，采用PECVD工藝淀積，淀積溫度范圍為35(T580°C，壓力范圍為l?10Torr，射頻功率為10(Tl000W，SiH4流量為50_200sccm, NH3 流量為 10_80sccm，N2 流量為 7_10L。
[0012]進一步的，步驟1.3中，所述光刻套準標記為一整塊類似pad的圖形，特征尺寸為2?6微米的光刻套準標記，在刻蝕栓孔的同時將該光刻套準標記區域的金屬層間氧化膜去除。
[0013]進一步的，步驟1.4具體為:首先，在全硅片上依次生長金屬阻擋層、金屬鎢；然后采用化學機械研磨工藝對鎢進行平坦化，形成栓孔內金屬阻擋層及鎢。所述金屬阻擋層包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度為10?500A，位于上方的TiN的厚度為10?200A;該步驟采用金屬有機化學氣相淀積工藝，首先淀積Ti，然后再淀積TiN ;所述淀積TiN的溫度為35(T400°C，壓力為f IOtorr ;所述金屬鎢的生長采用化學氣相沉積工藝，鎢淀積的溫度為35(T450°C，壓力為5(Tl50torr，鎢的厚度為1()00?8000 A。所述化學機械研磨工藝終點停止在氮化膜，由于氮化膜相對氧化膜有較高的選擇比，該氮化膜能有效地保護光刻套準標記的邊緣。
[0014]進一步的，步驟1.5中，所述氮化膜的去除采用濕法或干法刻蝕，刻蝕氣體或藥液使氮化膜相對鎢和下層的金屬層間氧化膜有很高的選擇比。若所述氮化膜的去除采用干法刻蝕工藝，所用刻蝕氣體包括CF3和O2，壓力范圍為20?80mTorr，CF3流量為5_60sccm，O2流量為5_60sccm。
[0015]和現有方法相比，本發明的有益效果在于:本發明通過在金屬層間膜上沉積一層氮化膜，作為后續鎢化學機械研磨的阻擋層，有效地保護尺寸較大的光刻套準標記邊緣的形貌，從而提高后續金屬層光刻工藝對準的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1.1-圖1.2是理想情況下和實際情況下化學機械研磨后的光刻套準標記形貌的對比示意圖；其中，圖1.1是理想情況下光刻套準標記形貌示意圖，圖1.2是實際情況下光刻套準標記形貌示意圖。
[0017]圖2.1-圖2.5為本發明的具體工藝流程圖；其中，圖2.1是本發明方法步驟I完成后的剖面示意圖；圖2.2是本發明方法步驟2完成后的剖面示意圖；圖2.3是本發明方法步驟3完成后的剖面示意圖(圖2.3 (a)是刻蝕形成栓孔的示意圖，圖2.3 (b)是刻蝕形成光刻套準標記的示意圖)；圖2.4是本發明方法步驟4完成后的剖面示意圖(圖2.4 Ca)是步驟4完成后栓孔的示意圖，圖2.4 (b)是步驟4完成后光刻套準標記的示意圖);圖2.5是本發明方法步驟5完成后的剖面示意圖(圖2.5 Ca)是步驟5完成后栓孔的示意圖，圖2.5(b)是步驟5完成后光刻套準標記的示意圖)；
[0018]圖中附圖標記說明如下:
[0019]I為金屬層間氧化膜，2為金屬層，3為氮化膜，4為金屬阻擋層及鎢。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。
[0021]如圖2.1-圖2.5所示，本發明提供一種改善后端光刻套準標記形貌的方法，主要包括如下步驟:
[0022]1.金屬層間氧化膜平坦化。在金屬層2上淀積金屬層間氧化膜1，金屬層間氧化膜I的厚度為3000?10000A，可采用SACVD (次常壓化學氣相沉積)，PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)工藝淀積。采用化學機械拋光工藝對金屬層間氧化膜I進行平坦化，見圖2.1。
[0023]2.氮化膜(stop layer)沉積。在金屬層間氧化膜I上沉積氮化膜3，見圖2.2 ;氮化膜3的厚度為300?1000A，可采用PECVD工藝淀積，淀積溫度范圍為35(T580°C，壓力范圍為 I?10Torr，RF (射頻)功率為 10(Tl000W，SiH4 流量為 50_200sccm，NH3 流量為 10_80sccm，N2流量為7-10L。
[0024]3.栓孔與光刻套準標記的光刻與刻蝕。刻蝕形成栓孔見圖2.3 (a)，刻蝕形成光刻套準標記見圖2.3 (b);光刻套準標記為一整塊類似pad (墊)的圖形，特征尺寸為2?6微米的光刻套準標記，在刻蝕栓孔的同時將該光刻套準標記區域的金屬層間氧化膜I去除，見圖2.3 (b)。[0025]4.栓孔的金屬阻擋層及鎢的填充和化學機械研磨。首先在全硅片上依次生長金屬阻擋層、金屬鎢；然后采用化學機械研磨工藝對鎢進行平坦化，形成栓孔內金屬阻擋層及鎢4，見圖2.4 (a)。金屬阻擋層包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度為10?500A，位于上方的TiN的厚度為10?200A;該步驟采用金屬有機化學氣相淀積工藝，首先淀積Ti，然后再淀積TiN ;所述淀積TiN的溫度為35(T400°C，壓力為l?10torr。金屬鎢填充采用化學氣相沉積工藝，鎢淀積的溫度為35(T450°C，壓力為5(Tl50torr，鎢的厚度為1000?8000 L鎢化學機械研磨工藝終點停止在氮化膜3 (即將氮化膜3作為化學機械研磨的阻擋層)，由于氮化膜3相對金屬層間氧化膜I有較高的選擇比(選擇比是被刻蝕材料的刻蝕速率與掩膜或底層的刻蝕速率的比值，采用氮化膜3相對金屬層間氧化膜I的高選擇比意味著氮化膜3的刻蝕速率比金屬層間氧化膜I快，以減少金屬層間氧化膜I的損失)，該氮化膜3可有效地保護光刻套準標記的邊緣，見圖2.4 (b)。
[0026]5.氮化膜去除。圖2.5 (a)是步驟5完成后栓孔的示意圖，圖2.5 (b)是步驟5完成后光刻套準標記的示意圖。氮化膜3的去除可采用濕法或干法刻蝕，刻蝕氣體或藥液使氮化膜3相對金屬阻擋層及鎢4和下層的金屬層間氧化膜I有很高的選擇比(選擇比是被刻蝕材料的刻蝕速率與掩膜或底層的刻蝕速率的比值，采用氮化膜3相對金屬阻擋層及鎢4和下層的金屬層間氧化膜I的高選擇比意味著氮化膜3的刻蝕速率比金屬阻擋層及鎢4和下層的金屬層間氧化膜I快，以減少金屬阻擋層及鎢4和下層的金屬層間氧化膜I的損失)。以干法刻蝕工藝為例，所用刻蝕氣體包括=CF3和O2，壓力范圍為20?80mTorr，CF3流量為 5_60sccm，O2 流量為 5_60sccm。
【權利要求】
1.一種改善后端光刻套準標記形貌的方法，其特征在于，包括如下步驟: 1.1金屬層間氧化膜平坦化； 1.2在金屬層間氧化膜上沉積氮化膜； 1.3栓孔與光刻套準標記的光刻與刻蝕； 1.4栓孔的金屬阻擋層及鎢的填充和化學機械研磨； 1.5氮化膜的去除。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.1中，所述金屬層間氧化膜的厚度為3000?IOOOOA，采用 SACVD，PECVD 工藝淀積。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.2中，所述氮化膜的厚度為300?1000A,采用PECVD工藝淀積，淀積溫度范圍為35(T580°C，壓力范圍為l?10Torr，射頻功率為 10(Tl000W，SiH4 流量為 50-200sccm，NH3 流量為 10_80sccm，N2 流量為 7-10L。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.3中，所述光刻套準標記為一整塊類似pad的圖形，特征尺寸為2?6微米的光刻套準標記，在刻蝕栓孔的同時將該光刻套準標記區域的金屬層間氧化膜去除。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.4具體為:首先，在全硅片上依次生長金屬阻擋層、金屬鎢；然后采用化學機械研磨工藝對鎢進行平坦化，形成栓孔內金屬阻擋層及鎢。
6.如權利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述金屬阻擋層包括Ti和TiN，其中位于下方的Ti的厚度為10?《)οΑ,位于上方的TiN的厚度為10?200Α;該步驟采用金屬有機化學氣相淀積工藝，首先淀積Ti，然后再淀積TiN ;所述淀積TiN的溫度為35(T400°C，壓力為f IOtorr ;所述金屬鎢的生長采用化學氣相沉積工藝，鎢淀積的溫度為350?450°C，壓力為5(Tl50torr，鎢的厚度為1000?8000 A0
7.如權利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟1.4中，所述化學機械研磨工藝終點停止在氮化膜，由于氮化膜相對氧化膜有較高的選擇比，該氮化膜能有效地保護光刻套準標記的邊緣。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1.5中，所述氮化膜的去除采用濕法或干法刻蝕，刻蝕氣體或藥液使氮化膜相對鎢和下層的金屬層間氧化膜有很高的選擇比。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，步驟1.5中，所述氮化膜的去除采用干法刻蝕工藝，所用刻蝕氣體包括CF3和O2，壓力范圍為20?80mTorr，CF3流量為5_60sccm，O2流量為 5-60sccm。
【文檔編號】H01L21/321GK103824772SQ201210468693
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優先權日:2012年11月19日
【發明者】程曉華, 錢志剛 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司