專利名稱：金屬層圖案的定義方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于一種金屬內(nèi)連線制程，特別有關(guān)于一種金屬層圖案的定義方法，其使用雙層的金屬抗反射涂層。
一般而言，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)是由一層或兩層以上的金屬層所架構(gòu)而成，其材質(zhì)可為鋁。銅或鈦金屬，其可經(jīng)由沉積、微影與蝕刻制程定義形成，以提供歐姆接觸(ohmic contact)或蕭特基接觸(Schottky contact)以及各個(gè)電路單元之間的電連接效果。隨著積體電路的幾何設(shè)計(jì)縮小，其渠溝、接觸窗或是介層窗結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬層的圖案需通過深紫外線(DUV)微影制程來定義；而為了縮小光阻層中光反射的變化程度，通常需于光阻層與金屬層之間提供抗反射涂層(ARC)，使用抗反射涂層可以抑制從硅基底產(chǎn)生的光反射率，便可輕易地控制光阻層的曝光效果。
目前應(yīng)用在積體電路制造的抗反射涂層，可分為無機(jī)材質(zhì)的抗反射涂層及有機(jī)材質(zhì)的抗反射涂層兩種。舉例來說富含硅的二氧化硅、富含硅的氮化硅、富含硅的氮氧化硅可作為無機(jī)抗反射涂層，應(yīng)用于金屬線與閘極的圖案定義制程中，不過這需額外一道蝕刻技術(shù)以及一較厚的TiN蝕刻停止層。
另外，就有機(jī)抗反射涂層而言，其化學(xué)性質(zhì)與一般光阻層相似，且很容易與微影制程結(jié)合，因此不會(huì)損傷光阻層，目前已被廣泛使用。然而，有機(jī)抗反射涂層對(duì)于光阻顯影液具有抵抗性，通常在光阻顯影的后會(huì)產(chǎn)生殘留的現(xiàn)象，因此在蝕刻金屬層之間尚需提供一道蝕刻步驟，以完全去除掉有機(jī)抗反射涂層，這不但會(huì)提高制程成本，也易使下方的沉積層受到不當(dāng)?shù)奈g刻。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種金屬層圖案的定義方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供半導(dǎo)體基底，其包含有金屬線層；(2)于該金屬線層表面上形成第一金屬抗反射涂層，該第一金屬抗反射涂層中至少包含有氮元素；(3)于該第一金屬抗反射涂層表面上形成第二金屬抗反射涂層，該第二金屬抗反射涂層中至少包含有氮元素或氧元素；(4)于該第二金屬抗反射涂層表面上定義形成具有預(yù)定圖案的光阻層；(5)以該光阻層作為罩幕，蝕刻去除部分的該第二金屬抗反射涂層、第一金屬抗反射涂層及金屬線層，于該金屬線層內(nèi)形成多數(shù)個(gè)開口。
該第一金屬抗反射涂層的消光系數(shù)k值為0.5-0.8。該第二金屬抗反射涂層的消光系數(shù)k值為1.2。該第一金屬抗反射涂層的折射率n值為1.2-1.95。該第二金屬抗反射涂層的折射準(zhǔn)n值為1.2-1.95。該第一金屬抗反射涂層的材質(zhì)選自TiN、TaN或WN。該第二金屬抗反射涂層的材質(zhì)選自TiON、TaON或WON。定義該光阻層的預(yù)定圖案的方法為進(jìn)行深紫外線微影制程。
下面結(jié)合較佳實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明。


圖1-圖4是本發(fā)明的方法的制程剖面示意圖。
另外，金屬線層12的表面上依序制作有第一金屬抗反射涂層20以及第二金屬抗反射涂層22。第一金屬抗反射涂層20可由任一種含有氮元素的金屬材質(zhì)所構(gòu)成，例如TiN、TaN或WN，其具有較低的消光系數(shù)(extinction coefficientvalue，簡稱k值)，k值約為0.5-0.8，且具有特定的折射率(index ofrefraction，以下簡稱n值)，n值約為1.2-1.95。
第二金屬抗反射涂層22可由任一種含有氮元素與氧元素的金屬材質(zhì)所構(gòu)成，例如TiON、TaON或WON，其具有較高的k值，約為1.2，且具有特定的n值，約為1.2-1.95。至于第一金屬抗反射涂層20的厚度T1以及第二金屬抗反射涂層22的厚度T2符合下列關(guān)系式T1+T2＝λ/4n其中符號(hào)λ表示光的波長。
在較佳實(shí)施例中，厚度T1以及厚度T2的總和大約為數(shù)百埃()。
然后，如圖2所示，于雙層的金屬抗反射涂層20和22的上方形成光阻層24，并利用DUV微影制程將光阻層24定義形成預(yù)定圖案。在對(duì)光阻層24進(jìn)行曝光的過程中，雙層的金屬抗反射涂層20、22可提供作為四分的一波片(quarter-waveplate)，可減少來自半導(dǎo)體基底10的反射光。經(jīng)由實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)厚度T1為300及厚度T2為350的條件下，來自半導(dǎo)體基底10的反射光可少5％。而且在后續(xù)對(duì)金屬線層12進(jìn)行蝕刻時(shí)，第一金屬抗反射涂層20可用作為硬罩幕。此外，在后續(xù)的沉積制程如HDPCVD制程中，雙層的金屬抗反射涂層20、22可作為一保護(hù)層，以覆蓋住每個(gè)金屬線的頂部轉(zhuǎn)角處。
接下來，如圖3所示，以光阻層24作為罩幕，依序蝕刻第二金屬抗反射涂層22、第一金屬抗反射涂層20、AlCu層18、TiN層16以及Ti層14，可形成多數(shù)個(gè)開口28，使金屬線層12定義成為多數(shù)個(gè)獨(dú)立的金屬線26。
隨后，如圖4所示，將光阻層24去除。
其后，進(jìn)行沉積制程如PECVD或HDPCVD制程，將一絕緣層填入所有的開口28中。
本發(fā)明相較于傳統(tǒng)使用SiON或有機(jī)材質(zhì)作為抗反射涂層的技術(shù)，本發(fā)明是于金屬線層12與光阻層24之間提供雙層的金屬抗反射涂層20、22，則在DUV微影制程中，可有效減少來自半導(dǎo)體基底10的反射光。而且，雙層的金屬抗反射涂層20、22的沉積以及金屬線層12的沉積制程，可于相同環(huán)境中進(jìn)行，可降低整個(gè)制程的復(fù)雜性以及制程成本。
此外，本發(fā)明相較于傳統(tǒng)使用有機(jī)抗反射涂層的技術(shù)，本發(fā)明的金屬抗反射涂層20、22的k值、n值與厚度T均較匹配于半導(dǎo)體基底10，因此在蝕刻形成金屬線26時(shí)，其蝕刻參數(shù)較易控制，以獲得較佳的金屬線輪廓，且能有效減少反射光。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作些許的更動(dòng)與潤飾，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬層圖案的定義方法，其特征是它包括下列步驟(1)提供半導(dǎo)體基底，其包含有金屬線層；(2)于該金屬線層表面上形成第一金屬抗反射涂層，該第一金屬抗反射涂層中至少包含有氮元素；(3)于該第一金屬抗反射涂層表面上形成第二金屬抗反射涂層，該第二金屬抗反射涂層中至少包含有氮元素或氧元素；(4)于該第二金屬抗反射涂層表面上定義形成具有預(yù)定圖案的光阻層；(5)以該光阻層作為罩幕，蝕刻去除部分的該第二金屬抗反射涂層、第一金屬抗反射涂層及金屬線層，于該金屬線層內(nèi)形成多數(shù)個(gè)開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第一金屬抗反射涂層的消光系數(shù)k值為0.5-0.8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第二金屬抗反射涂層的消光系數(shù)k值為1.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第一金屬抗反射涂層的折射率n值為1.2-1.95。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第二金屬抗反射涂層的折射準(zhǔn)n值為1.2-1.95。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第一金屬抗反射涂層的材質(zhì)選自TiN、TaN或WN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是該第二金屬抗反射涂層的材質(zhì)選自TiON、TaON或WON。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬層圖案的定義方法，其特征是定義該光阻層的預(yù)定圖案的方法為進(jìn)行深紫外線微影制程。
全文摘要
一種金屬層圖案的定義方法。包括提供包含有金屬線層的半導(dǎo)體基底；于金屬線層表面上形成至少包含有氮元素的第一金屬抗反射涂層；于第一金屬抗反射涂層表面上形成第二金屬抗反射涂層，第一金屬抗反射涂層中至少包含有氮元素或氧元素；于第二金屬抗反射涂層表面上定義形成具有預(yù)定圖案的光阻層；以光阻層作為罩幕，蝕刻去除部分的第二金屬抗反射涂層、第一金屬抗反射涂層以及金屬線層，于金屬線層內(nèi)形成多數(shù)個(gè)開口。具有降低整個(gè)制程的復(fù)雜性及制程成本，及獲得較佳的金屬線輪廓和有效減少反射光的功效。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1459843SQ0212060
公開日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者李世達(dá) 申請(qǐng)人:矽統(tǒng)科技股份有限公司