金屬互連線的制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種金屬互連線的制造方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，其上形成有虛設(shè)柵極；依次覆蓋應(yīng)力層和第一層間介質(zhì)層；暴露所述虛設(shè)柵極；去除所述虛設(shè)柵極，形成金屬柵極，所述金屬柵極上形成有金屬氧化層；在所述金屬柵極側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底上依次形成應(yīng)力層和第一層間介質(zhì)層，所述金屬柵極上形成有金屬氧化層；在所述第一層間介質(zhì)層和所述金屬氧化層上覆蓋第二層間介質(zhì)層；形成開口，所述開口中暴露所述金屬氧化層和應(yīng)力層；去除所述開口中暴露的金屬氧化層和應(yīng)力層；在所述開口中形成金屬互連線。本發(fā)明專利技術(shù)用于保護(hù)有源區(qū)中的金屬硅化物區(qū)，提高金屬柵極與金屬互連線，以及有源區(qū)與金屬互連線的電連特性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種。
技術(shù)介紹
隨著半導(dǎo)體器件的集成度越來越高，半導(dǎo)體器件工作需要的電壓和電流不斷降低，晶體管開關(guān)的速度也隨之加快，隨之對半導(dǎo)體工藝各方面要求大幅提高?，F(xiàn)有技術(shù)工藝已經(jīng)將晶體管以及其他種類的半導(dǎo)體器件組成部分做到了幾個分子和原子的厚度，組成半導(dǎo)體的材料已經(jīng)達(dá)到了物理電氣特性的極限。隨著柵極工藝進(jìn)入了一個新的階段，最早達(dá)到極限的部分就是組成半導(dǎo)體器件的柵極氧化層，又稱柵介質(zhì)層，現(xiàn)有的工藝通常采用二氧化硅(Si02)作為柵極介質(zhì)層的材·料。同1995年晶體管中二氧化硅層相比，65納米工藝的晶體管中的二氧化硅層已經(jīng)縮小到只有前者的十分之一，達(dá)到僅有5個氧原子的厚度。作為阻隔柵極導(dǎo)電層和其下層(例如半導(dǎo)體襯底)之間的絕緣層，二氧化硅層已經(jīng)不能再縮小了，否則產(chǎn)生的漏電流會讓晶體管無法正常工作，如果提高有效工作的電壓和電流，更會使芯片功耗增大到驚人的地步。因此，業(yè)界找到了比二氧化硅具有更高的介電常數(shù)和更好的場效應(yīng)特性的材料-高介電常數(shù)材料(High-K Material)，用以更好的分隔柵極和晶體管其他部分，大幅減少漏電量。同時，為了與高介電常數(shù)材料兼容，采用金屬材料代替原有多晶硅作為柵導(dǎo)電層材料，從而形成了新的柵極結(jié)構(gòu)-金屬柵極。一般的，在形成具有金屬柵極的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)后，繼而在半導(dǎo)體器件上制造金屬互連線，將需要電性引出的半導(dǎo)體器件的有源區(qū)及柵極電性引出。如圖I所示，其為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線19的結(jié)構(gòu)示意圖，圖I表示了幾種金屬互連線19的形成方式，例如，金屬互連線19單獨(dú)將有源區(qū)10中金屬硅化物區(qū)13引出、金屬互連線19單獨(dú)將金屬柵極12引出、以及金屬互連線19并連引出有源區(qū)10中金屬硅化物區(qū)13和金屬柵極12，其他引出方式亦根據(jù)實(shí)際工藝確定。如圖2所示，其為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖，形成金屬互連線的步驟如下首先在半導(dǎo)體襯底10上形成金屬柵極12，并在金屬柵極12兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10中形成有金屬娃化物區(qū)13 ;接著,在半導(dǎo)體襯底10和金屬柵極12上形成層間介質(zhì)層17，并利用光刻和刻蝕工藝，刻蝕層間介質(zhì)層17，以形成開口(via) 20，暴露出半導(dǎo)體襯底10和金屬柵極12 ;然后，沉積金屬層填充所述開口 20，以形成金屬互連線，從而將需要引出的金屬柵極12及半導(dǎo)體襯底10中的金屬硅化物區(qū)13電性引出。然而，在實(shí)際制造工藝過程中，金屬柵極12表面暴露于空氣的部分易于被氧化，在金屬柵極12上形成一層金屬氧化層14。金屬氧化層14阻擋后續(xù)沉積金屬互連線層與金屬柵極12的電性連接，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的異常斷開的情況發(fā)生。因此，在形成金屬互連線之前需要去除金屬氧化層14。一般的，可以在沉積金屬層之前，利用氬等離子束濺射，以去除金屬柵極12上的金屬氧化層14暴露出金屬柵極12。然而，氬等離子束濺射同樣會去除位于有源區(qū)11中的金屬硅化物區(qū)13，減薄金屬硅化物區(qū)13的厚度，同樣影響金屬互連線對有源區(qū)11的電性引出，同樣導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的異常斷開的情況發(fā)生。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種，以保護(hù)有源區(qū)中的金屬硅化物區(qū)，提高金屬柵極與金屬互連線，以及有源區(qū)與金屬互連線的電連特性。為解決上述問題，本專利技術(shù)提供一種，提供半導(dǎo)體襯底，其上形成有虛設(shè)柵極；在所述半導(dǎo)體襯底上依次覆蓋應(yīng)力層和第一層間介質(zhì)層；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述虛設(shè)柵極；去除所述虛設(shè)柵極，形成金屬柵極，所述金屬柵極上形成有金屬氧化層；在所述第一層間介質(zhì)層和所述金屬氧化層上覆蓋第二層間介質(zhì)層；刻蝕所述第二層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層形成開口，所述開口中暴露所述金屬氧化層和應(yīng)力層；去除所述開口中暴露的金屬氧化層和應(yīng)力層；在所述開口中形成金屬互連線。 較佳的，所述第二層間介質(zhì)層包括氧化層以及覆蓋所述氧化層的保護(hù)層。較佳的，所述保護(hù)層的材質(zhì)為氮化硅，碳氮化硅、氮化鈦、氮化鉭、單質(zhì)鈦或單質(zhì)鉭中的一種或其組合。較佳的，所述保護(hù)層的厚度為100埃 300埃。進(jìn)一步的，在形成所述開口的步驟中，包括在所述第二層間介質(zhì)層表面形成圖案化的抗刻蝕層；以抗刻蝕層為掩膜，刻蝕所述第二層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層；去除所述抗刻蝕層。進(jìn)一步的，所述抗刻蝕層包括底部抗反射涂層和位于所述底部抗反射層上的光刻月父層O進(jìn)一步的，在所述開口中形成金屬互連線的步驟，包括在所述開口中覆蓋金屬粘著層；在所述金屬粘著層上覆蓋金屬互連線層，所述金屬互連線層填充所述開口 ； 進(jìn)行第二次化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述第二層間介質(zhì)層。進(jìn)一步的，所述應(yīng)力層的厚度為100埃 300埃。進(jìn)一步的，利用氬等離子體濺射去除所述開口中暴露的金屬氧化層和應(yīng)力層。較佳的，所述金屬柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有金屬硅化物區(qū)?？蛇x的，所述金屬硅化物區(qū)的材質(zhì)為鎳硅化物、鈷硅化物、鎢硅化物、鈦硅化物以及鉭硅化物中的一種或其組合。進(jìn)一步的，所述金屬柵極的材質(zhì)為鋁或鋁鈦化合物。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)所述，通過在半導(dǎo)體襯底表面形成應(yīng)力層，該應(yīng)力層在去除金屬柵極上的金屬氧化層過程中，阻止有源區(qū)中的金屬硅化物區(qū)的損傷，從而在去除金屬氧化層的同時保護(hù)金屬硅化物區(qū)，從而提高金屬柵極與金屬互連線，以及有源區(qū)與金屬互連線的電連特性。附圖說明圖I為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中金屬互連線制造過程中的一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例中的流程示意圖。圖4 圖13為本專利技術(shù)一實(shí)施例中金屬互連線制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式為使本專利技術(shù)的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本專利技術(shù)的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本專利技術(shù)并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)。 其次，本專利技術(shù)利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本專利技術(shù)實(shí)例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對本專利技術(shù)的限定。本專利技術(shù)的核心思想在于，提供一種互連線的制造方法，通過在形成金屬柵極的半導(dǎo)體襯底表面應(yīng)力層，該應(yīng)力層形成開口時不被去除，以在去除金屬柵極上的金屬氧化層的時候，阻止有源區(qū)上的金屬硅化物區(qū)的損傷。圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例中的流程示意圖。圖4 圖13為本專利技術(shù)一實(shí)施例中金屬互連線制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖3 圖13，其為本專利技術(shù)一實(shí)施例中金屬互連線的制造流程示意圖，該和制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。所述包括以下步驟步驟SOl :如圖7所示，提供半導(dǎo)體襯底100，其上形成有金屬柵極102，在所述金屬柵極102的側(cè)壁和半導(dǎo)體襯底100上依次形成應(yīng)力層106和第一層間介質(zhì)層107，所述金屬柵極102上形成有金屬氧化層104 ；步驟SOl :如圖4所示，提供半導(dǎo)體襯底100，其上形成有虛設(shè)柵極102a。所述半導(dǎo)體襯底100可以為單晶硅、多晶硅或者鍺硅化合物等半導(dǎo)體材質(zhì)，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成有有源區(qū)101，所述半導(dǎo)體襯底100中還形成有各種摻雜區(qū)，例如N阱、P阱、以及輕摻雜源漏區(qū)(LDD)等；此外，所述半導(dǎo)體襯底100中還形成有以及其他各種元件隔離，例如淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)等用以形成半導(dǎo)體器件的必要結(jié)構(gòu)，上述結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際半導(dǎo)體器件制造工藝過程確定，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
，故在此不一一贅述。所述虛設(shè)柵極102a的材質(zhì)為多晶硅，所述虛設(shè)柵極102a的形成步驟為在所述半導(dǎo)體本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種金屬互連線的制造方法，用于金屬柵極工藝，包括：提供半導(dǎo)體襯底，其上形成有虛設(shè)柵極；在所述半導(dǎo)體襯底上依次覆蓋應(yīng)力層和第一層間介質(zhì)層；進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨，直至暴露所述虛設(shè)柵極；去除所述虛設(shè)柵極，形成金屬柵極，所述金屬柵極上形成有金屬氧化層；在所述第一層間介質(zhì)層和所述金屬氧化層上覆蓋第二層間介質(zhì)層；刻蝕所述第二層間介質(zhì)層和第一層間介質(zhì)層形成開口，所述開口中暴露所述金屬氧化層和應(yīng)力層；去除所述開口中暴露的金屬氧化層和應(yīng)力層；在所述開口中形成金屬互連線。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王新鵬，黃曉輝，
申請(專利權(quán))人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：