APF的侧墙形成方法技术

本发明专利技术公开了一种APF的侧墙形成方法，在APF层形成沟槽结构之后，依次形成一层保护膜层和一层牺牲层，随后去除沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护膜层，保留沟槽结构侧壁的牺牲层和保护膜层，最后去除沟槽结构侧壁的牺牲层而保留保护膜层，最终形成具有保护膜层侧壁的APF侧墙。本发明专利技术通过在保护膜层上引入一层牺牲层，可以保持侧墙的结构形貌并获得稳定的线宽，同时还可避免底切现象，有利于后续工艺开展。本发明专利技术通过简单的工艺调整可以对结果进行有效控制，同时对工艺复杂性、生产成本没有造成明显影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路的制造
，尤其涉及一种APF的侧墙形成方法。
技术介绍
随着电子信息技术的迅速发展，消费类电子产品的更新换代日趋频繁，推动着集成电路制造技术快速发展。随着集成电路关键尺寸不断缩小，技术问题层出不穷。在集成电路内部，由于层间介质层的存在，导线之间不可避免地存在寄生电容。该分布电容不仅影响芯片的速度，也对工作可靠性构成威胁。在器件尺寸持续减小的趋势下，该电容对器件性能的影响越来越明显。通过减小电介质的介电常数k值，可以有效降低互连线间的分布电容，缩短信号传播延时(RC延时)，提高集成电路的速度。基于这一考虑，电介质由传统的SiO2逐渐向低介电常数材料及超低介电常数材料发展，但在进入20nm以下的技术代后，现有的超低介电常数材料仍无法满足技术需求。由此基于空气隙的互连方案也成为研究的热门领域。空气隙的主流集成方案主要有两种：一是采用特殊材料(一定条件下分解)牺牲层作为互连层介质完成整个工艺流程，然后对该牺牲层施加一个特定条件(如400℃高温)使其发生分解，变成气态物质被释放出，最终形成空气隙。二是采用常规材料(如SiO2、Low-k)作为互连层牺牲介质，在完成当前层金属化后，刻蚀掉该牺牲介质，沉积一层填充能力差的介质层，形成金属连线空气隙。此外，还有一类非主流的空气隙形成方法，即Cu-first(金属线优先)集成方案，该方案在硅片表面先沉积一层阻挡层和籽晶层，通过APF(先进图形化薄膜)图形化，对图形化区域进行铜电镀，然后去除光刻胶以及籽晶层和阻挡层，最后沉积填充能力较差的介质层，形成空气隙。但是，为了对金属连线进行保护及对线宽进行有效控制，在APF图形化后需要形成APF的侧墙保护层。因此，为了获得理想的APF侧墙形貌以及稳定的线宽，需要提供一种APF的侧墙形成方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进上述现有技术，提供一种APF的侧墙形成方法，通过在保护膜层上引入一层牺牲层，可以保持侧墙的结构形貌并获得稳定线宽，同时还可避免底切(undercut)现象，利于后续工艺开展。为实现上述目的，本专利技术提供一种APF的侧墙形成方法，其包括以下步骤：步骤S01，提供一硅片衬底，并在硅片衬底上依次形成阻挡层(barrier layer)、籽晶层(seed layer)和APF(Advanced patterning film，先进图形化薄膜)层；步骤S02，图形化所述APF层，在APF层中形成沟槽结构；步骤S03，在所述沟槽结构表面形成保护膜层，所述保护膜层覆盖于沟槽结构的顶部、侧壁和底部；步骤S04，在所述保护膜层表面形成牺牲层；步骤S05，去除所述沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护膜层；步骤S06，去除所述沟槽结构侧壁的牺牲层，形成APF的保护膜层侧墙。进一步地，步骤S05为利用等离子体刻蚀的各向异性去除沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护层。进一步地，步骤S06为利用各向同性的高选择比刻蚀去除沟槽结构侧壁的牺牲层。进一步地，步骤S05完成之后沟槽结构侧壁的牺牲层的底部留有保护膜层，步骤S06完成之后形成的侧墙具有宽底部，以避免底切现象。进一步地，所述保护膜层选自SiO2、SiON、SiO2/SiON、SiO2/Si3N4、SiO2/Ta，采用原子层沉积工艺(ALD)形成，所述牺牲层选自Si、SiO2，采用原子层沉积工艺形成。进一步地，步骤S05采用CF4、CHF3和Ar的混合气体刻蚀，三者流量分别为10～40sccm、20～60sccm和150～300sccm。进一步地，所述牺牲层为Si，则步骤S06采用XeF2的释放工艺去除；所述牺牲层为SiO2，则步骤S06采用HF的释放工艺去除。进一步地，步骤S02形成的沟槽结构的线宽比目标特征尺寸大X，步骤S03形成的保护膜层的厚度为X/2，进一步地，所述阻挡层为Ta/TaN复合膜，采用物理气相沉积形成，所述籽晶层为Cu，采用物理气相沉积形成，所述APF层为含氢无定形碳膜，采用等离子体增强型化学气相沉积形成。进一步地，所述阻挡层的厚度为所述籽晶层的厚度为所述APF层的厚度为所述保护膜层的厚度为所述牺牲层的厚度为本专利技术提供的APF的侧墙形成方法，在APF层形成沟槽结构之后，依次形成一层保护膜层和一层牺牲层，随后去除沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护膜层，保留沟槽结构侧壁的牺牲层和保护膜层，最后去除沟槽结构侧壁的牺牲层而保留保护膜层，最终形成具有保护膜层侧壁的APF侧墙。本专利技术通过在保护膜层上引入一层牺牲层，可以保持侧墙的结构形貌并获得稳定的线宽，同时还可避免底切现象，有利于后续工艺开展。本专利技术通过简单的工艺调整可以对结果进行有效控制，同时对工艺复杂性、生产成本没有造成明显影响。附图说明为能更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点，以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细描述，其中：图1为本专利技术APF侧墙形成方法的流程示意图；图2至图7为本专利技术APF侧墙形成方法的各步骤结构示意图。具体实施方式请参阅图1，并同时参阅图2至图7，本实施例的APF的侧墙形成方法主要适用于28nm以下工艺代的后道空气隙形成工艺，也可用于形成沟槽宽度在20～45nm之间的金属空隙结构。本实施例通过在APF材料的沟槽结构侧壁形成侧墙，其包括以下步骤：步骤S01，如图2所示，提供一硅片衬底100，并在硅片衬底100上依次形成阻挡层110、籽晶层120和APF层130。具体地，本实施例中，阻挡层110优选为Ta/TaN复合膜，采用物理气相沉积形成，厚度为在本实施例中优选为籽晶层120为Cu，采用物理气相沉积形成，厚度为在本实施例中优选为APF层130采用等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)形成，该薄膜具体成分为含氢的无定形碳膜(a-CxHy)，在干法刻蚀时对Si、SiO2、Si3N4具有较高选择比，APF层的厚度则根据工艺所需的铜互连线的目标厚度确定，应略大于铜互连线厚度，较佳地为在本实施例中优选为步骤S02，如图3所示，图形化APF层，在APF层130’中形成沟槽结构135。具体地，本实施例中，采用半导体常规工艺进行，包括曝光、显影、刻蚀一系列工艺步骤，在APF层中形成沟槽结构135，以便在后续工艺中填充金属。考虑到后续沉积保护膜层会相应缩小沟槽的宽度，在本道图形化工艺中形成的沟槽线宽比目标特征尺寸略大步骤S03，如图4所示，在沟槽结构135表面形成保护膜层140，保护膜层140均匀地覆盖于沟槽结构135的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ge一种APF的侧墙形成方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤S01，提供一硅片衬底，并在硅片衬底上依次形成阻挡层、籽晶层和APF层；步骤S02，图形化所述APF层，在APF层中形成沟槽结构；步骤S03，在所述沟槽结构表面形成保护膜层，所述保护膜层覆盖于沟槽结构的顶部、侧壁和底部；步骤S04，在所述保护膜层表面形成牺牲层；步骤S05，去除所述沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护膜层；步骤S06，去除所述沟槽结构侧壁的牺牲层，形成APF的保护膜层侧墙。

【技术特征摘要】
1.Ge一种APF的侧墙形成方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S01，提供一硅片衬底，并在硅片衬底上依次形成阻挡层、籽晶层和APF层；
步骤S02，图形化所述APF层，在APF层中形成沟槽结构；
步骤S03，在所述沟槽结构表面形成保护膜层，所述保护膜层覆盖于沟槽结构的顶部、
侧壁和底部；
步骤S04，在所述保护膜层表面形成牺牲层；
步骤S05，去除所述沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护膜层；
步骤S06，去除所述沟槽结构侧壁的牺牲层，形成APF的保护膜层侧墙。
2.根据权利要求1所述的APF的侧墙形成方法，其特征在于：步骤S05为利用等
离子体刻蚀的各向异性去除沟槽结构顶部和底部的牺牲层和保护层。
3.根据权利要求1所述的APF的侧墙形成方法，其特征在于：步骤S06为利用各
向同性的高选择比刻蚀去除沟槽结构侧壁的牺牲层。
4.根据权利要求1所述的APF的侧墙形成方法，其特征在于：步骤S05完成之后
沟槽结构侧壁的牺牲层的底部留有保护膜层，步骤S06完成之后形成的侧墙具有宽底部。
5.根据权利要求1至4任一项所述的APF的侧墙形成方法，其特征在于：所述保
护膜层选自SiO2、SiON、SiO2/SiON、SiO2/Si3N4、Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟军，林宏，姚嫦娲，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31