一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法技术

本发明专利技术提供一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，包括步骤：1）于NDC层表面形成低k介质层及八甲基环四硅氧烷层；2）对八甲基环四硅氧烷层进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层；3）于氮化硅层表面形成硬掩膜层及金属层；4）去除部分的金属层及硬掩膜层形成刻蚀窗口；5）于金属层表面及刻蚀窗口中涂覆光刻胶，去除刻蚀窗口内的光刻胶；6）去除刻蚀窗口内的氮化硅层；7）刻蚀刻蚀窗口内的八甲基环四硅氧烷层、低k介质层及NDC层形成大马士革结构。本发明专利技术通过对八甲基环四硅氧烷层进行处理于表面形成氮化硅层，避免后续工艺中光刻胶与其反应而导致刻蚀停止的问题，从而改善线路断裂的缺陷。本发明专利技术步骤简单，适用于工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法
本专利技术涉及一种半导体金属互连工艺，特别是涉及一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法。
技术介绍
随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸在不断缩小。当晶体管的特征尺寸进入到130纳米技术节点之后，由于铝的高电阻特性，铜互连逐渐替代铝互连成为金属互连的主流，现在广泛采用的铜导线的制作方法是大马士革工艺的镶嵌技术，从而实现铜导线和通孔铜的成形。然而，事实证明，在制作铜线互连的过程中，通常会出现铜线断裂等缺陷，究其原因，是由于制作铜线互连时，需要进行多次刻蚀，而这些刻蚀的窗口是非常窄的，难以保证刻蚀进程的完整性。现有的一种铜线互连的工艺包括步骤：步骤一，于氮掺杂的碳化硅NDC层表面依次制作多孔的低k介质薄膜、八甲基环四硅氧烷层、硬掩膜层、及金属层；步骤二，于所述金属层表面形成光刻图形，并对所述金属层及所述硬掩膜层进行刻蚀形成刻蚀窗口，此步骤必须保留一定厚度的硬掩膜层，一般至少为5nm的厚度；步骤三，于所述金属层表面及所述刻蚀窗口内涂覆光刻胶，这种光刻胶一般含有NH3成分，然后曝光去除所述刻蚀窗口中的光刻胶；步骤四，于所述刻蚀窗口内的硬掩膜层、低k介质薄膜及NDC层中刻蚀出大马士革结构。在以上的方法中，由于步骤二的刻蚀深度很难控制，非常容易直接将所述硬掩膜层完全刻蚀掉，露出下方的八甲基环四硅氧烷层，这种情况下，在步骤三涂覆光刻胶时，光刻胶内的NH3会与所述八甲基环四硅氧烷层反应形成Si-NHx化合物，使步骤四中正常的刻蚀程序停止进行，从而影响后续工艺的进行，最终导致铜线的断裂。可见，提供一种可以改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，用于解决现有技术中金属互连工艺中线路容易出现断裂缺陷的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，至少包括以下步骤：1)于NDC层表面依次形成低k介质层及八甲基环四硅氧烷层；2)对所述八甲基环四硅氧烷层进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层；3)于所述氮化硅层表面依次形成硬掩膜层及金属层；4)采用光刻工艺去除部分的金属层及硬掩膜层形成刻蚀窗口，露出所述氮化硅层；5)于所述金属层表面及所述刻蚀窗口中涂覆光刻胶，曝光并去除所述刻蚀窗口内的光刻胶；6)去除所述刻蚀窗口内的氮化硅层；7)刻蚀所述刻蚀窗口内的八甲基环四硅氧烷层、低k介质层及NDC层形成大马士革结构。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，步骤2)中，产生N等离子体所采用的气体为NH3、N2及N2O的一种或一种以上，气体流量为100～2000sccm。进一步地，N等离子体处理所采用的气压为0.1～7torr，功率为200～2000W。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，步骤2)在N等离子体处理后还包括Ar等离子体处理的步骤。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，Ar等离子体处理的气压为0.1～7torr，功率为200～2000W，气体流量为100～2000sccm。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，步骤6)中，采用CF4等离子体对所述氮化硅层进行刻蚀以将其去除。进一步地，刻蚀的气压为1～10mtorr，功率为200～2000W，CF4气体流量为100～2000sccm。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，所述低k介质层为多孔低k介质层。作为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法的一种优选方案，所述硬掩膜层为正硅酸乙酯层。如上所述，本专利技术提供一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，包括步骤：1)于NDC层表面依次形成低k介质层及八甲基环四硅氧烷层；2)对所述八甲基环四硅氧烷层进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层；3)于所述氮化硅层表面依次形成硬掩膜层及金属层；4)采用光刻工艺去除部分的金属层及硬掩膜层形成刻蚀窗口，露出所述氮化硅层；5)于所述金属层表面及所述刻蚀窗口中涂覆光刻胶，曝光并去除所述刻蚀窗口内的光刻胶；6)去除所述刻蚀窗口内的氮化硅层；7)刻蚀所述刻蚀窗口内的八甲基环四硅氧烷层、低k介质层及NDC层形成大马士革结构。本专利技术通过对八甲基环四硅氧烷层进行处理于表面形成氮化硅层，避免后续工艺中光刻胶与其反应而导致刻蚀停止的问题，从而改善线路断裂的缺陷。本专利技术步骤简单，适用于工业生产。附图说明图1显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤1)所呈现的结构示意图。图2～图3显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤2)所呈现的结构示意图。图4显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤3)所呈现的结构示意图。图5～图6显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤4)所呈现的结构示意图。图7～图8显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤5)所呈现的结构示意图。图9显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤6)所呈现的结构示意图。图10显示为本专利技术的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法步骤7)所呈现的结构示意图。元件标号说明101NDC层102低k介质层103八甲基环四硅氧烷层104氮化硅层105硬掩膜层106金属层107光刻图形108刻蚀窗口109光刻胶110大马士革结构具体实施方式以下通过特定的具体示例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1～图10所示，本实施例提供一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，至少包括以下步骤：如图1所示，首先进行步骤1)，于NDC层101表面依次形成低k介质层102及八甲基环四硅氧烷层103。作为示例，所述低k介质层102为多孔低k介质层。如图2～图3所示，然后进行步骤2)，对所述八甲基环四硅氧烷层103进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层104。作为示例，产生N等离子体所采用的气体为NH3、N2及N2O的一种或一种以上，气体流量为100～2000sccm。进一步地，N等离子体处理所采用的气压为0.1～7torr，功率为200～2000W。作为示例，在N等离子体处理后还包括Ar等离子体处理的步骤。进一步地，Ar等离子体处理的气压为0.1～7torr，功率为200～2000W，气体流量为100～2000sccm。在一具体的实施过程中，首先通入流量为1000sccm的NH3气体，控制气压为2torr下以1000W功率产生N等离子体并对所述八甲基环四硅氧烷层103进行反应，于其表面产生一层氮化硅层104，然后通入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1）于NDC层表面依次形成低k介质层及八甲基环四硅氧烷层；2）对所述八甲基环四硅氧烷层进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层；3）于所述氮化硅层表面依次形成硬掩膜层及金属层；4）采用光刻工艺去除部分的金属层及硬掩膜层形成刻蚀窗口，露出所述氮化硅层；5）于所述金属层表面及所述刻蚀窗口中涂覆光刻胶，曝光并去除所述刻蚀窗口内的光刻胶；6）去除所述刻蚀窗口内的氮化硅层；7）刻蚀所述刻蚀窗口内的八甲基环四硅氧烷层、低k介质层及NDC层形成大马士革结构。

【技术特征摘要】
1.一种改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：1)于NDC层表面依次形成低k介质层及八甲基环四硅氧烷层；2)对所述八甲基环四硅氧烷层进行N等离子体处理，于其表面形成氮化硅层；3)于所述氮化硅层表面依次形成硬掩膜层及金属层；4)采用光刻工艺去除部分的金属层及硬掩膜层形成刻蚀窗口，露出所述氮化硅层；5)于所述金属层表面及所述刻蚀窗口中涂覆光刻胶，曝光并去除所述刻蚀窗口内的光刻胶；6)去除所述刻蚀窗口内的氮化硅层；7)刻蚀所述刻蚀窗口内的八甲基环四硅氧烷层、低k介质层及NDC层形成大马士革结构。2.根据权利要求1所述的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，其特征在于：步骤2)中，产生N等离子体所采用的气体为NH3、N2及N2O的一种或一种以上，气体流量为100～2000sccm。3.根据权利要求2所述的改善金属互连工艺中线路断裂缺陷的方法，其特征在于：N等离子体处理所采用的气压为0.1～7torr，功率为200～2000...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鸣，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31