半导体结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其制备方法。制备方法包括步骤：提供衬底，衬底表面形成有金属层；于衬底上形成低K介质层，低K介质层覆盖金属层；对低K介质层进行刻蚀以于低K介质层内形成若干个贯穿低K介质层的通孔，通孔暴露出金属层；对通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于侧壁表面形成保护层；采用稀释氢氟酸对完成氨气等离子体处理的半导体结构进行清洗，稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比大于1:2000。本发明专利技术的半导体结构及其制备方法可以对层间的低K介质材料形成良好的保护，且可以减少对通孔底部金属层造成的氧化，有助于改善接触电阻和电路延迟，提升器件性能；此外可以有效提高清洗效率，提高设备产出率。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体制造工艺，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。
技术介绍
随着电子技术和材料科学的不断发展，以多孔二氧化硅为代表的低k以及超低K(UltraLowk，简称ULK)材料在半导体芯片制造过程中的应用越来越广。目前低K及ULK材料主要用于层间介质以减小寄生电容，从而帮助减小RC信号延迟，提高器件工作频率。具体地，在形成低K或ULK材质的介质层后，通过刻蚀低K介质层以在介质层内形成通孔，之后进行刻蚀后处理(PostEtchTreatment，简称PET)以去除刻蚀时残留在通孔表面的掩膜材料(比如光刻胶)。现有的半导体制造工艺中通常采用氧气对通孔表面进行PET处理，之后采用超低浓度的稀释氢氟酸(DilutedHF，简称DHF)，即氢氟酸与水的体积比小于1:2000的稀释氢氟酸对器件进行清洗。由于刻蚀后通孔底部的金属层，比如铜金属层暴露在表面，因而采用氧气进行PET处理的过程中，氧气会将铜金属层表面氧化形成如图1中所示的氧化铜区域11，虽然在后续清洗过程中，超低浓度的DHF可以一定程度去除表面的氧化铜，但由于氢氟酸浓度过低，使得氧化铜和氢氟酸的反应极其有限。因为在氢氟酸不足的情况下，氧化铜和氢氟酸反应生成物的溶解性较差(CuO+2HF＝CuF2(s)+H2O)，反应生成物容易沉积在氧化铜表面阻止反应的进一步进行，造成层间互连线的污染，这极易导致接触电阻增大和电路延迟，引发器件性能下降，严重时还会导致器件断路甚至完全失效；此外，采用超低浓度的稀释氢氟酸进行清洗所需时间过长，严重影响设备产出；而现有技术中如果采用高浓度的氢氟酸进行清洗，则很容易造成低K介质层的损伤，比如由多孔二氧化硅形成的低K介质层极容易在清洗过程中被过度腐蚀，造成如图1所示的通孔侧壁的过刻蚀区12而导致通孔尺寸产生偏差，同样会造成器件性能下降。
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半导体结构及其制备方法，用于解决现有技术中在采用氧气进行刻蚀后处理工艺后采用超低浓度的稀释氢氟酸进行清洗的过程中容易造成金属氧化物的残留，导致器件接触电阻增大和/或电路延迟，引发器件性能下降甚至失效，而采用高浓度的氢氟酸进行清洗则容易对低K介质层造成严重损伤，导致器件尺寸偏差而引发器件性能下降等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体结构的制备方法，所述半导体结构的制备方法包括步骤：提供衬底，所述衬底表面形成有金属层；于所述衬底上形成低K介质层，所述低K介质层覆盖所述金属层；对所述低K介质层进行刻蚀以于所述低K介质层内形成若干个贯穿所述低K介质层的通孔，所述通孔暴露出所述金属层；对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于所述侧壁表面形成保护层；采用稀释氢氟酸对完成所述氨气等离子体处理的半导体结构进行清洗，所述稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比大于1:2000。可选地，所述稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比为1:100～5:100。可选地，采用稀释氢氟酸对所述衬底进行清洗的时间为5～20s。可选地，所述氨气等离子体处理的时间为10～50s，压力为5mtor～50mtor，氨气流量为50～500sccm。可选地，所述氨气等离子体处理中采用双射频电源，其中一个射频电源的射频功率为50～400W，另一个射频电源的射频功率为0～200W。可选地，对所述低K介质层进行刻蚀的方法包括等离子体刻蚀，所述等离子体刻蚀步骤和对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于所述侧壁表面形成保护层的步骤在同一反应腔体内进行。可选地，所述金属层包括铜层。可选地，所述金属层表面形成有SiCN层，所述半导体结构的制备方法还包括在对所述低K介质层进行刻蚀后对所述通孔内的SiCN层进行刻蚀以暴露出所述金属层的步骤。可选地，所述半导体结构的制备方法还包括在完成所述清洗后对所述通孔进行金属填充。可选地，所述低K介质层的材料包括聚硅氧烷、氟掺杂氧化硅、硼掺杂氧化硅、碳掺杂氧化硅及多孔二氧化硅中的一种或多种，形成的所述保护层包括SiON层。本专利技术还提供一种半导体结构，包括衬底，所述衬底表面形成有金属层；低K介质层，所述低K介质层内形成有若干个贯穿所述低K介质层的通孔，所述通孔暴露出所述金属层；保护层，位于所述通孔的侧壁表面，所述保护层通过对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理而形成。如上所述，本专利技术的半导体结构及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术的半导体结构的制备方法，在刻蚀后处理过程中采用氨气对通孔表面进行处理，以于通孔侧壁表面形成不易被氢氟酸腐蚀的保护层以对层间的低K介质材料形成良好的保护，且可以减少对通孔底部金属层造成的氧化，因而在后续过程中可以采用较高浓度的稀释氢氟酸溶液进行清洗，不仅能确保通孔尺寸，同时能确保通孔底部的金属氧化物被完全去除，有助于改善接触电阻和电路延迟，提升器件性能；此外可以有效提高清洗效率，提高设备产出率。采用本专利技术的半导体结构，能确保层间介质层的性能，有助于减小寄生电容，提高器件性能。附图说明图1显示为现有技术中通孔侧壁被过度腐蚀的示意图。图2显示为本专利技术的半导体结构的制备方法的流程图。图3至图11显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中各步骤呈现出的结构示意图，其中，图11同时显示为本专利技术的半导体结构的示意图。图12显示为本专利技术的半导体结构的制备方法中经氨气等离子体处理前后通孔侧壁表面材料的组分对比图。元件标号说明11氧化铜区域12过刻蚀区21衬底22金属层23低K介质层24通孔25保护层26底部介质层27金属氧化物28掩膜层29SiCN层S01～S05步骤具体实施方式以下通过特定的具体实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2至图12。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，且其组件布局形态也可能更为复杂。如图2至图12所示，本专利技术提供一种半导体结构的制备方法，所述半导体结构的制备方法包括步骤：S01：提供衬底，所述衬底表面形成有金属层；S02：于所述衬底上形成低K介质层，所述低K介质层覆盖所述金属层；S03：对所述低K介质层进行刻蚀以于所述低K介质层内形成若干个贯穿所述低K介质层的通孔，所述通孔暴露出所述金属层；S04：对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于所述侧壁表面形成保护层；S05：采用稀释氢氟酸对完成所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：/n提供衬底，所述衬底表面形成有金属层；/n于所述衬底上形成低K介质层，所述低K介质层覆盖所述金属层；/n对所述低K介质层进行刻蚀以于所述低K介质层内形成若干个贯穿所述低K介质层的通孔，所述通孔暴露出所述金属层；/n对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于所述侧壁表面形成保护层；/n采用稀释氢氟酸对完成所述氨气等离子体处理的半导体结构进行清洗，所述稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比大于1:2000。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底，所述衬底表面形成有金属层；
于所述衬底上形成低K介质层，所述低K介质层覆盖所述金属层；
对所述低K介质层进行刻蚀以于所述低K介质层内形成若干个贯穿所述低K介质层的通孔，所述通孔暴露出所述金属层；
对所述通孔侧壁进行氨气等离子体处理以于所述侧壁表面形成保护层；
采用稀释氢氟酸对完成所述氨气等离子体处理的半导体结构进行清洗，所述稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比大于1:2000。


2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：所述稀释氢氟酸中，氢氟酸与水的体积比为1:100～5:100，清洗时间为5s～20s。


3.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：所述氨气等离子体处理的时间为10s～50s，压力为5mtor～50mtor，氨气流量为50sccm～500sccm。


4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：所述氨气等离子体处理中采用双射频电源，其中一个射频电源的射频功率为50～400W，另一个射频电源的射频功率为0～200W。


5.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于：对所述低K介质层进行刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵月梅，孙武，徐若男，韩宝东，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37