一种半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成低κ介电层；固化所述低κ介电层；对所述低κ介电层实施碳注入。根据本发明专利技术，注入的碳可以减小低κ介电层内部孔隙相互连通的概率，从而降低孔隙吸收空气中的水分导致低κ介电层内部结构遭到破坏的风险，以维持低κ介电层的介电常数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法。
技术介绍
随着集成电路中器件尺寸的不断减小，各金属层之间的电容性串音的影响日益显著。为了解决电容性串音的问题，在各金属层之间布置低K介电层是一种很好的解决问题的方式。形成低K介电层的方法已经相当成熟，种类很多，通常采用下述方法引入造骨架剂前体(例如C5H14O2Si (DEMS))和造孔剂前体(例如CltlH16(ATRP))，通过化学气相沉积 (CVD)或旋压介电层(SOD)的方法形成低K介电层。有相关研究表明，低K介电层的K值在随后的制造工艺中会发生变化，例如，蚀刻工艺使K值从2. 59升高到2. 91，化学机械研磨使K值从2. 59升高到2. 88，湿法清洗使K值从2. 59升高到2. 78。κ值的升高将弱化低K介电层在降低金属层之间电容性串音影响方面所起的作用，从而影响器件的性能。为此，通常采用紫外辐照等方法以提高低K介电层的机械强度，使其K值在随后的制造工艺中不发生变化或者发生很小的变化。然而，通过紫外辐照等方法提高低K介电层的机械强度的同时，也会相应增加低K介电层的孔隙度。孔隙度的升高将增强低K介电层的吸湿性，破坏低K介电层的内部结构，进而影响其性能。有相关研究表明，多孔介电层对空气湿度敏感，例如，在相对湿度为51%的空气中，当空气的含湿量每提高lppm，介电层的层间电容值就会提高2%。因此，需要提出一种方法，解决上述提及的低K介电层吸湿性的问题，防止空气中的湿气对低K介电层内部结构的破坏。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供，包括提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成低K介电层；固化所述低K介电层；对所述低K介电层实施碳注入。优选地，采用化学气相沉积工艺或旋涂介电层工艺形成所述低K介电层。优选地，采用紫外辐照的方式固化所述低K介电层。优选地，所述碳注入采用离子注入或等离子体掺杂工艺。优选地，注入所述低K介电层中的碳是单一的碳原子或包含碳原子的化合物分子。优选地，所述化合物是CxHy。优选地，所述碳注入的注入能量为O. 2-20keV,注入剂量为I.OXe13-L O X e16atom/cm2。根据本专利技术，注入的碳可以减小低K介电层内部孔隙相互连通的概率，从而降低孔隙吸收空气中的水分导致低K介电层内部结构遭到破坏的风险，以维持低K介电层的介电常数。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中 图IA-图IE为本专利技术提出的采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法的各步骤的示意性剖面 图2为本专利技术提出的采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法的流程图。具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本专利技术如何采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )。显然，本专利技术的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。 应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。下面，参照图IA-图IE和图2来描述本专利技术提出的采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法的详细步骤。参照图IA-图1E，其中示出了本专利技术提出的采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法的各步骤的示意性剖面图。首先，如图IA所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100的构成材料可以采用未掺杂的单晶硅、掺杂有杂质的单晶硅、绝缘体上硅(SOI)等。作为示例，在本实施例中，半导体衬底100选用单晶硅材料构成。在半导体衬底100中形成有隔离槽，埋层，以及各种阱(well)结构，为了简化，图示中予以省略。接着，如图IB所示，在所述半导体衬底100上形成低K介电层101。所述低κ介电层101的材料可以是无机材料、有机材料或者无机-有机混合材料，其介电常数(K )通常小于3. O。所述低K介电层101可以是多孔的，也可以是非孔的即致密的。形成所述低K介电层101的方法是化学气相沉积(CVD)工艺或旋涂介电层(SOD)工艺。接着，如图IC中的箭头所示，通过紫外辐照的方式，固化采用化学气相沉积(CVD)工艺或旋涂介电层(SOD)工艺形成的所述低K介电层101，以提高所述低K介电层101的机械强度。本领域技术人员所熟习的其它固化低K介电层的方法，例如加热、等离子体或电子束辐射，也可以采用。接着，如图ID所示，对所述低K介电层101实施碳注入102。采用离子注入或等离子体掺杂工艺实现所述碳注入，其中注入所述低K介电层中的碳可以是单一的碳原子，也可以是包含碳原子的化合物分子，例如CxHy。所述碳注入102 的注入能量为 O. 2-20keV，注入剂量为 I. O X e13_l· O X e16atom/cm2。接着，如图IE所示，通过所述碳注入在所述低K介电层101上形成一层碳注入层103。所述碳注入层103中的碳可以渗透到所述低K介电层101的孔隙中，抑制孔隙的相互连通，防止孔隙吸收空气中的水分，从而降低因孔隙吸湿导致低K介电层内部结构遭到破坏的风险，以维持低K介电层的介电常数。参照图2，其中示出了本专利技术提出的采用碳注入技术处理低K介电层以维持其介电常数(K )的方法的流程图，用于简要示出整个制造工艺的流程。在步骤201中，提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成低K介电层； 在步骤202中，固化所述低K介电层； 在步骤203中，对所述低K介电层实施碳注入。本专利技术已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本专利技术限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本专利技术并不局限于上述实施例，根据本专利技术的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本专利技术所要求保护的范围以内。本专利技术的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。权利要求1.，包括 提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成低K介电层； 固化所述低K介电层； 对所述低K介电层实施碳注入。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺或旋涂介电层工艺形成所述低K介电层。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，采用紫外辐照的方式固化所述低K介电层。4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述碳注入采用离子注入或等离子体掺杂工艺。5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，注入所述低K介电层中的碳是单一的碳原子或包含碳原子的化合物分子。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述化合物是CxHy。7.根据权利要求I所述的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成低κ介电层；固化所述低κ介电层；对所述低κ介电层实施碳注入。

【技术特征摘要】

【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：