图案化低k介电膜的方法技术

本文描述图案化低k介电膜的方法。在实例中，一种图案化低k介电膜的方法涉及以下步骤：在低k介电层之上形成及图案化光罩层。低k介电层安置在基板之上。方法亦涉及以下步骤：利用等离子体工艺来修正低k介电层的曝露部分。方法亦涉及以下步骤：在同一操作中，利用对光罩层及低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离子体工艺，去除低k介电层的已修正部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请案主张2012年7月10日申请的美国临时申请案第61/669,824号的权益，该申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。背景1)领域本专利技术的实施例关于半导体处理的领域，且特定言之，关于图案化低k介电膜的方法。2)相关技术描述在半导体制造中，低k介电质是一种相对于二氧化硅具有较小介电常数的材料。低k介电材料的实施是用于允许微电子装置的尺寸持续缩小的数个策略中的一者。在数字电路中，绝缘介电质将导电部件(例如，导线互连件及晶体管)彼此隔离。随着元件尺寸缩小及晶体管移动聚拢，绝缘介电质变薄至电荷累积及串音对装置的性能产生不利影响的程度。使用厚度相同的低k介电质替换二氧化硅降低寄生电容，从而使切换速度加快及热耗散降低。尽管如此，低k介电处理技术的演进仍需显著的改良。概要本专利技术的一或更多个实施例针对图案化低k介电膜的方法。在实施例中，一种图案化低k介电膜的方法涉及在低k介电层之上形成并图案化光罩层。将低k介电层安置在基板之上。方法亦涉及利用等离子体工艺修正低k介电层的曝露部分。方法亦涉及在同一操作中，利用对光罩层及低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离子体工艺去除低k介电层的已修正部分。在实施例中，一种图案化低k介电膜的方法涉及在低k介电层之上形成并图案化光罩层。将低k介电层安置在基板之上。方法亦涉及在腔室内利用基于SiF4/N2/Ar的等离子体工艺修正低k介电层的曝露部分。方法亦涉及在同一腔室中，利用对光罩层及低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离子体工艺(基于选自由NF3/O2/N2、CF4/O2/N2及NF3/NH3等离子体远程等离子体所组成的群组中的等离子体)去除低k介电层的已修正部分。在实施例中，一种图案化低k介电膜的方法涉及在低k介电层上方形成并图案化光罩层。将低k介电层安置在基板之上。方法亦涉及在腔室内利用等离子体工艺修正低k介电层的曝露部分及在光罩层上形成保护材料层。方法亦涉及在同一腔室中，利用对光罩层及低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离子体工艺去除低k介电层的已修正部分。附图简述图1图示低k介电层可由此在常规氧化等离子体条件下遭损伤或受冲击的机制，该等常规氧化等离子体条件用于去除在常规基于碳氟化合物的蚀刻工艺中形成的聚合物。图2为表示依据本专利技术的实施例的图案化低k介电膜的方法中的操作的流程图。图3A至图3F图示表示依据本专利技术的实施例的图案化低k介电膜的方法中对应于图2的流程图的各种操作的横截面视图。图4A及图4B图示表示依据本专利技术的实施例的图案化低k介电膜的方法中的各种操作及对应的腔室配置的横截面视图。图5A图示依据本专利技术的实施例的藉以执行低k介电膜图案化的方法的系统。图5B图示依据本专利技术的实施例的用于图5A中的腔室502的可能的配置的示意图。图6图示依据本专利技术的实施例的示例性计算机系统的方块图。具体描述本案描述图案化低k介电膜的方法。以下描述中提出了众多特定细节，诸如用于修正低k介电膜的部分的特定等离子体处理及效应，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。本领域技术人员将显而易见，本专利技术的实施例可在无需该等特定细节的情况下得以实施。为了不无谓地使本专利技术的实施例模糊不清，其它实例中并未详细描述众所熟知的态样，诸如用于光罩成型的光微影图案化及显影技术。而且，应理解，附图中所示的各种实施例为说明性图示，且未必按比例绘制。例如多孔SiCOH的多孔低k介电材料通常对等离子体蚀刻具有敏感性。问题通常产生在蚀刻工艺期间对超低k(ultra-low-k；ULK)薄膜中的Si-CH3网络所引起的损伤周围。此类损伤可影响ULK薄膜的机械完整性。而且，在基于碳氟化合物(基于CxFy)的蚀刻工艺期间形成的聚合物可造成“F记忆效应”。敏感性亦可由于高孔隙率而产生，而高孔隙率使得蚀刻化学物深入地扩散至低k介电膜内。图案化低k介电膜的关键问题之一在于对在蚀刻工艺期间导致的损伤水平的控制。所使用的等离子体参数及化学物通常修正低k介电膜的含碳量，该含碳量导致电行为(k值及漏电率)的变化。碳损伤的根本原因之一是在剥离CxFy聚合物期间发生，CxFy聚合物是在蚀刻工艺期间沉积在低k表面上的。尽管如此，基于CxFy的化学物有益于典型的介电蚀刻工艺，因为该化学物在等离子体蚀刻期间可提供侧壁保护，并提高各向异性蚀刻能力。依据本文所述的一或更多个实施例，蚀刻的基本态样藉由使用替代性气体进行蚀刻而得以解决。例如，在一个实施例中，使用基于Si的前驱物(例如，SiF4、SiCl4、其它氟硅烷、氯硅烷、碘硅烷)、氮化气体(例如，N2、NH3等)及/或惰性稀释气体(例如，Ar、He、Xe、Ne)的组合。藉由在正在经受蚀刻的沟槽侧壁上形成基于Si(富氮)的沉积物，各向异性蚀刻可能可以实施。此沉积物亦保护低k介电膜免遭等离子体侵蚀。在其它实施例中，共同使用氧气与N2或用氧气替代N2，以在侧壁上形成基于Si-O的沉积物。在蚀刻顺序中，随后的阶段或操作涉及使用远程等离子体或低能等离子体以产生可选择性地自低k介电质去除此类薄膜的物质。一个实例为使用基于NF3/NH3的远程等离子体以形成NH4F，该NH4F与侧壁沉积物反应以形成硅酸盐物质。硅酸盐物质在高温下升华。在一个此类实施例中，上述工艺对于低k材料具有较高选择性，因为低k材料在该工艺中不受蚀刻。在另一实施例中，可采用基于O2/N2/NF3或NO/NF3的远程等离子体工艺以蚀刻去除Si-N类侧壁沉积物。工艺经调整以对于低k介电膜具有较高选择性。可多次重复蚀刻工艺的上述两个态样以用于轮廓控制。本专利技术的一或更多个实施例的目的为描述诸如ULK薄膜的低k介电膜的无碳氟化合物蚀刻。在一实施例中，本文的一或更多种方法用于提供一种图案化方法，该方法在例如蚀刻图案化工艺中减少对低k介电膜的损伤或有害冲击。在一个此类实施例中，本文所述的方法对掺杂碳的氧化膜可尤为实用。常规基于碳氟化合物的ULK蚀刻工艺不可避免地在ULK表面上沉积CF聚合物。随后，利用氧化蚀刻后处理(post etch treatment；PET)等离子体去除聚合物。然而，PET等离子体可氧化含碳ULK介电质。经氧化的含碳ULK介电质可经受不良的湿气吸收，从而使ULK介电质的介电常数(k值)增大。依据本专利技术的实施例，下文将描述超低k介电质的无碳氟化合物蚀刻。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化低k介电膜的方法，所述方法包含以下步骤：在低k介电层之上形成及图案化光罩层，所述低k介电层安置在基板上；利用等离子体工艺修正所述低k介电层的曝露部分；及在同一操作中，利用对所述光罩层及所述低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离子体工艺去除所述低k介电层的已修正部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.10 US 61/669,824;2013.06.20 US 13/922,5431.一种图案化低k介电膜的方法，所述方法包含以下步骤：
在低k介电层之上形成及图案化光罩层，所述低k介电层安置在基板上；
利用等离子体工艺修正所述低k介电层的曝露部分；及在同一操作中，
利用对所述光罩层及所述低k介电层的未修正部分有选择性的远程等离
子体工艺去除所述低k介电层的已修正部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中利用所述等离子体工艺修正所述低k
介电层的曝露部分的步骤包含以下步骤：使用基于SiF4/N2/Ar的等离子体。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述Ar具有大约处于5mTorr至50
mTorr的范围内的压力，且所述等离子体具有大约处于10W至1000W的范围
内的功率。
4.如权利要求1所述的方法，其中利用所述远程等离子体工艺去除所述低
k介电层的所述已修正部分的步骤包含以下步骤：使用选自由以下各者组成的
群组的等离子体：NF3/O2/N2、CF4/O2/N2及NF3/NH3等离子体。
5.如权利要求1所述的方法，其中利用所述等离子体工艺修正所述低k
介电层的曝露部分的步骤进一步包含以下步骤：利用所述等离子体工艺在所述
光罩层上形成保护材料层。
6.如权利要求1所述的方法，其中形成及图案化所述光罩层的步骤包含以
下步骤：形成及图案化选自由氮化钛及氮化钽组成的群组的材料。
7.如权利要求1所述的方法，其中形成及图案化所述光罩层的步骤包含以
下步骤：形成及图案化非氧化物介电材料。
8.如权利要求1所述的方法，其中形成及图案化所述光罩层的步骤包含以
下步骤：形成及图案化光阻层。
9.如权利要求1所述的方法，其中在所述低k介电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·耐马尼，J·T·彭德，Q·周，D·卢博米尔斯基，S·G·别洛斯托茨基，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US