带抗反射层的绝缘层的制造方法 本发明涉及层间绝缘层的制造方法,特别涉及带用作设置多层布线的抗反射层的绝缘层的制造方法。
近年来,随着对大规模集成电路(LS1)小型化需要的增长,用槽布线工艺在半导体衬底表面形成槽和在槽内部设置布线的槽布线技术变得越来越重要,为了形成高精度槽就必须形成高精度层间绝缘膜。这里,通过用作金属布线的有高光反射性的铝合金变成了问题。日本特许公开平4-372157披露了在金属布线上设置抗反射涂层来防止金属布线反光的技术,因此,要防止用作掩膜的光致抗蚀剂错误曝光。以下参照图8至图14说明公开的掩埋槽分布的形成步骤。
图8是工艺流程图,用金属化学汽相淀积法(以下称作金属CVD),在半导体衬底1上形成由铝合金等组成地第1层金属布线2,第1层金属布线2上用势垒金属硅化物、TiN等形成抗反射涂层4,用光致抗蚀剂作掩膜选择除去第1层金属布线2和抗反射涂层4,然后,在整个表面上形成SiO2等的层间绝缘膜3。随后,用含二氧化硅颗粒的研磨膏进行机械化学抛光(以下称为CMP),使其平面化。
然后,如图9所示,对光致抗蚀剂选择曝光,用它作掩膜,选择腐蚀金属布线2和抗反射涂层3。
然后,如图10所示,形成SiO2等的层绝缘膜5,然后,用含二氧化硅颗粒的研磨膏对其CMP,因此,使表面平面化。
然后,如图11所示,在层绝缘膜5的整个表面上形成光致抗蚀剂6,随后用掩膜7对其选择曝光。
此后,如图12所示,用光致抗蚀剂6作掩模选择腐蚀层绝缘膜5。
而且,为了提高金属布线2和抗反射涂覆层3与形成的覆盖层金属布线9的粘接强度,在整个表面上形成Ti/TiN之类的粘接层8,金属布线9由以后掩埋工艺形成,其形成在整个表面上,如图13所示。
最后,如图14所示,用CMP对金属布线9和粘接层8平面化,完成槽掩埋布线。
但是,形成槽掩埋布线会产生以下问题,用于曝光的光也穿过金属布线2的侧边,使要曝光的区域6a以外的区域6b也曝光。
这是因为,金属布线2通过其上形成的抗反射涂层3在其侧边上没有这样的涂层,而且,即使用选择性极好的各向异性腐蚀,也不会得到精确的几何垂直侧边。结果,使用于曝光的光从金属布线2的斜边反射,而使用掩膜最初覆盖的防止其被曝光的区域6b被曝光,结果,要保留的层间绝缘膜5a被除去了,使金属布线9的宽度大于设计值,而与相邻布线短路。
为克服上述缺陷,本发明的目的是,提供一个用防止从金属布线的侧面反射光而制造高精度多层布线的方法。
为实现发明目的,本发明提供半导体设备的制造方法,包括下列步骤:
在形成的绝缘膜上形成抗反射涂层,以覆盖半导体衬底的步骤;
在抗反射涂层上形成光致抗蚀剂的步骤;
对光致抗蚀剂选择曝光并除去的步骤;
因此,由于在层绝缘膜上形成抗反射涂层,使层绝缘膜不需要的部分不被腐蚀,本发明可以不加其它步骤制成高精度槽掩埋布线。
图1是说明按本发明的实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图2是说明按本发明的另一实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图3是说明按本发明的又一实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图4是说明按本发明的又一实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图5是说明按本发明的再一个实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图6是说明按本发明的另一实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图7是说明按本发明的另一实施例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图8是说明按现有技术的掩埋布线层的形成工艺步骤的剖面图;
图9是说明按现有技术另一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图10是说明按现有技术又一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图11是说明按现有技术又一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图12是说明按现有技术又一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图13是说明按现有技术再一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
图14是说明按现有技术又一例的掩埋布线层形成工艺步骤的剖面图;
现在参见图1至图7说明本发明的实施例。
首先,如图1所示,在半导体衬底1的整个表面上形成作为第1布线层的金属布线2。并在金属布线2上形成用作掩模的光致抗蚀剂层4。
然后,如图2所示,对光致抗蚀剂4选择曝光并除去它,用光致抗蚀剂4作掩膜,选择地各向异性腐蚀金属布线2。
然后如图3所示,用偏压ECR等方法形成作为SiO2层间绝缘层的层绝缘膜5,例如,SiO2和Si3N4膜,其厚度约2.2μm。使其覆盖金属线2的整个表面和半导体衬底1,用含二氧化硅颗粒的研磨膏CMP处理层绝缘膜5,使其厚度降至1.5μm。在用CMP平面化处理后,在层绝缘膜5的整个表面上用溅射或CVD法形成厚250数量级的TiN膜作为抗反射涂层10。
然后,如图4所示,在抗反射涂层10的整个表面上形成几千埃厚的光致抗蚀剂11,用掩膜7对光致抗蚀剂11选择曝光。
随后,如图5所示,用光致抗蚀剂作掩膜,对绝缘膜5和抗反射涂层10选择地各向异性腐蚀,以对层绝缘膜5构槽。
此后,如图6所示,溅射高熔点金属例如TiN和Ti形成厚度分别为1000和3000数量级的金属布线层11,然后,用CuCVD形成金属布线9作为第2布线层填入槽内。
最后,如图7所示,用以氧化铝为基础的研磨膏进行CMP,继续除去抗反射涂层10和金属布线9上的粘接层11和层间绝缘膜5,只留下槽内的铜金属布线9,完成槽掩埋布线。
按此方法,在层间绝缘膜5上形成抗反射涂层10,在抗反射涂层10上形成光致抗蚀剂,由于光从抗反射涂层10完全反射,因而能防止从金属布线2的侧面反射的光照射光致抗蚀剂11。而且,由于金属布线2的侧面不反光,因此,光致抗蚀剂不会过度曝光,确保按设计尺寸形成掩埋布线,防止相邻布线短路。此外,不需进行现有技术要求的在金属布线上形成抗反射涂层的步骤。替代的方法是,必须进行在层绝缘膜上形成抗反射涂层的步骤,因而,不必增加工艺步骤的数量,就能形成高精度掩埋布线。
以上说明了设置作为掩埋布线的第2布线层的工艺步骤。按图1至图7所示基本上相同的步骤,再进行图7所示步骤,制成其中有作为掩埋布线的第3布线层的另一种构形。但是,如图7所示,用CMP对其表面进行了平面化,因此不必在图3所示的层间绝缘膜5形成后再进行CMP。
这里,尽管按本实施例用铜CVD来形成第2金属布线层。也可以用铝CVD,回流溅射或高温溅射等方法来形成第2金属布线层。此外,尽管用偏压ECR形成的SiO2氧化膜用作层间绝缘膜,不用说,其它CVD氧化膜也能用作层绝缘膜,此外,尽管用TiN/Ti形成金属布线粘结层,其它薄膜材料也能用,只要能安全防止电迁移和应力迁移。
如上所述,由于用在层间绝缘层上形成抗反射涂层,使层绝缘膜的不需要部分不被腐蚀,本发明不增加另外的步骤能够构成高精度槽掩埋布线,而价格几乎与现有技术制成品价格相等。