镶嵌结构的制造方法技术

一种镶嵌结构的制造方法，包括：提供一半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层；在所述介质层上旋涂光刻胶层，并图形化形成开口图案；刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所述介质层中形成开口；通过氧气等离子体灰化去除所述光刻胶层。本发明专利技术方法能够减小在去除所述介质层上的光刻胶时离子轰击对所述介质层的轰击损伤，提高击穿电压和器件的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造4支术领域，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体工艺线宽的日益减小，业界选用铜代替铝作为后段的互连材 料，相应的选用低介电常数材料作为绝缘材料，由于铜难以刻蚀且极易扩散， 业界引入镶嵌工艺，克服难以刻蚀的缺点，并引入阻挡层阻挡铜在低介电常数材料中的扩散。专利申请号为02106882.8的中国专利公开了 一种镶嵌工艺， 图1至图4为所述公开的镶嵌工艺的制造方法剖面示意图。如图1所示，提供一具有金属导线层的基底IOO，所述金属导线层材质可 以是铜。在所述基底100上形成第一介质层102,所述第一介质层102用于覆盖 基底100中的金属导线层的铜表面，以避免所述铜表面曝露于空气中或其它腐 蚀性化学制程中，其形成的方法为等离子体增强化学气相沉积(PECVD), 其厚度为30至100nm。在所述第一介质层102上形成第二介质层104,所述第二介质层104为低介 电常数材料。在所述第二介质层104上形成一抗反射层106,所述抗反射层106 可以是有机或无机材料。在所述抗反射层106上形成一光刻胶层108，通过曝 光显影形成连接孔开口图案IIO。如图2所示，以所述光刻胶层108为罩幕，通过刻蚀将所述连接孔开口图 案11 O转移到所述第二介质层104中形成连接孔11 Oa，所述连接孔11 Oa底部露出 所述第一介质层102表面。如图3所示，通过灰化和湿法清洗去除所述光刻胶层108和抗反射层106。在所述连接孔11 Oa中和第二介质层104上旋涂光刻胶并形成沟槽图案，然 后通过刻蚀将所述沟槽图案转移到所述第二介质层104中，形成如图4所示的 沟槽112。如图5所示，通过刻蚀移除所述连接孔110a底部的第一介质层102。 并去除所述形成有沟槽图案的光刻胶。在所述沟槽112和连接孔110a中填充导电材料例如铜即形成铜镶嵌结构。上述镶嵌结构的制造工艺中，包含有两步去除光刻胶的步骤，即在形成 所述连^r孔11 Oa后和形成所述沟槽112后。去除光刻交的方法为灰化和湿法清洗，其主要步骤为首先对所述半导体基底表面的光刻胶进行第一步等离子 体灰化，等离子体气体为氧气，并添加辅助气体氩气，其中氧气流量为 200sccm，氩气的流量为500sccm，产生所述等离子体的射频源功率为300w, 环境压力为20mT，等离子体灰化的时间为10s;接着对所述半导体基底表面的 光刻胶进行第二步等离子体灰化，本步骤中等离子体气体为氧气，流量为 400sccm，射频源功率为300w,环境压力为15mT,时间为20s;然后，用浓硫 酸和双氧水的混合溶液进行湿法清洗，以去除光刻l交的残渣。在铜作为互连金属的镶嵌结构中，介质层为低介电常数的材料，其硬度 相对较小，在用上述方法去处光刻胶过程中，等离子体的离子轰击会对金属 间介质层造成损伤，从而造成所述金属间介质层的击穿电压降低，器件的稳 定性下降。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种，以解决现有镶 嵌结构制造工艺中在去除光刻胶时造成介质层损伤的问题。为达到上述目的，本专利技术提供的一种，包括提供 一半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层；在所述介质层上旋涂光刻 胶层，并图形化形成开口图案；刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所述介 质层中形成开口；通过氧气等离子体灰化去除所述光刻胶层。产生所述氧气等离子体的氧气的流量为400至800sccm。产生所述氧气等离子体的射频源功率为200至400W，偏置功率为300至 500W。所述氧气等离子体环境的压力为10至30mT。 所述氧气等离子体灰化的时间为10至30s。该方法还包括用氢氟酸、氨水和极性有才几溶剂的混合溶液进行湿法清洗 的步骤。所述介质层为氟硅玻璃、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、黑钻石中 的一种或其组合。该方法进一步包括在旋涂光刻胶之前在所述介质层上形成抗反射层。 该方法进一步包括在所述开口中填充金属材料。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术方法通过氧气等离子体灰化来去除所述介质层上的光刻胶层，产 生所述氧气等离子体的氧气的流量较大，提高了灰化速度，缩短了高能离子 对介质层表面的轰击时间，且大的氧气流量有助于减少或消除在介质层表面的光刻胶残留；另外所述氧气等离子体环境压力较低，并引入偏置功率，以 减轻氧气等离子体对介质层表面的轰击，减小离子轰击对所述介质层的损伤， 有助于保持介质层的击穿电压，从而提高了形成的器件的稳定性。 附图说明图1至图5为现有一种镶嵌结构的制造工艺各步骤相应的结构的剖面示 意图6为本专利技术的实施例的流程图7至图16为本专利技术的实施例的各步骤相应的结构的剖面示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在本专利技术镶嵌结构的制造工艺中通过氧气等离子体灰化去除形成于低介 电常数介质层上的光刻胶层，氧气的流量较大，压力较低，以减轻或消除在 氧气等离子体灰化过程中的离子轰击对介质层的损伤，保持介质层的击穿电 压，从而提高形成的器件的稳定性。图6为本专利技术镶嵌结构的制造工艺的实施例的流程图。如图6所示，首先，提供一半导体基底，在所述半导体基底中形成有导 电层(S100)。所述半导体基底可以是多晶硅、单晶硅、非晶硅、绝缘层上硅 (SOI)、砷化稼、硅锗化合物等材料，所述导电层材料可以是铜、铝、钛、 氮化钛、鴒中的一种或其组合。在所述半导体基底上形成阻挡层，在所述阻挡层上形成介质层(S110); 所述阻挡层包括氮化硅、碳氮硅化合物、氧氮硅化合物中的一种或其组合。 所述阻挡层的形成方法为物理气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、低压 化学气相沉积、高密度等离子体化学气相沉积、原子层沉积中的一种。所述 介质层为黑钻石、氟硅玻璃、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氧化硅、 氮化硅、碳化硅中的一种或其组合。形成所述介质层的方法为物理气相沉积、化学气相沉积中的一种。在所述介质层上旋涂光刻胶层，并通过曝光显影形成开口图案，所述开口图案底部露出所述介质层表面(S120)。以所述光刻胶层为刻蚀掩模层，刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所 述介质层中形成开口 (S130);所述开口底部露出所述阻挡层，继续刻蚀所述 开口底部的阻挡层，以去除所述开口底部的阻挡层，本实施例中所述开口为 沟槽和/或连接孔。在所述介质层中形成开口后，将所述带有光刻胶层的半导体基底置于氧 气等离子体环境中，通过氧气等离子体灰化去除所述光刻胶层(S140)。所述 氧气等离子体的环境的压力为10至30mT,产生所述氧气等离子体的氧气的流 量为400至800sccm，射频源功率为200至400W，偏置功率为300至500W; 本实施例中所述氧气流量为600sccm,射频源功率为300W,偏置功率为400W， 通过射频能量使得氧气分子分解为氧原子，所述氧原子很快与所述光刻胶层 中的碳、氢发生化学反应，生成CO、 C02, H20，并通过排气系统抽走。所述 氧气等离子体灰化的时间为10至30s，通过氧气等离子体灰化可去除所述介 质层上的光刻胶层。进一步的，通过氩氟酸、氨水和极性有机溶剂的混合溶 液对所述介质层表面进行湿法清洗，去除光刻胶残留。在所述介质层中的开 口中填充金属材料例如铜即形成互连线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镶嵌结构的制造方法，包括：提供一半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层；在所述介质层上旋涂光刻胶层，并图形化形成开口图案；刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所述介质层中形成开口；通过氧气等离子体灰 化去除所述光刻胶层。

【技术特征摘要】
1、一种镶嵌结构的制造方法，包括提供一半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层；在所述介质层上旋涂光刻胶层，并图形化形成开口图案；刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所述介质层中形成开口；通过氧气等离子体灰化去除所述光刻胶层。2、 如权利要求l所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于产生所述氧气等离子体的氧气的流量为400至800sccm。3、 如权利要求1所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于产生所述氧气等离子体的射频源功率为200至400W，偏置功率为300至500W。4、 如权利要求l所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于所述氧气等离子体环境的压力为10至30mT...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乒，马擎天，赵林林，
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：31[中国|上海]