[發明專利]介質層的形成方法及雙鑲嵌結構的制造方法

有效

• 申請號: 200710044354.6
• 申請日: 2007-07-27
• 公開（公告）號: CN101355033A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 聶佳相
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/31
• 分類號: H01L21/31;H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種介質層的形成方法及雙鑲嵌結構的制造方法。

背景技術

隨著半導體集成電路制造技術的日益進步，集成度越來越高，線寬越做越小，為降低后段互連結構的電阻電容延遲(RC?Delay)，引入銅雙鑲嵌結構的制造工藝來形成后段的互連結構。專利號為US?7030031B2的美國專利公開了一種雙鑲嵌結構的制造工藝。

圖1至圖3為所述的美國專利公開的雙鑲嵌結構的制造工藝的各步驟相應的結構的剖面示意圖。

如圖1所示，提供半導體基底11，在所述半導體基底11中具有導電層10，所述導電層10的材質可以為銅；

在所述半導體基底11上形成介質層(又稱為覆蓋層，Cap?Layer)12和中間介電層13，其中所述介質層12可以是氮化硅，所述中間介電層13為低介電常數材料；

可選的，在所述中間介質層13上可形成覆蓋層14；

通過圖形化方法在所述中間介電層13中形成連接孔15，并在所述連接孔15中和中間節電層13(或覆蓋層14)上平坦化層16；

在所述平坦化層16上形成光刻膠層19，并在所述光刻膠層19中形成溝槽圖案20；

如圖2所示，通過刻蝕將所述溝槽圖案20轉移到所述中間介電層13中，形成溝槽24；

并去除所述光刻膠層19和平坦化層16；

如圖3所示，在所述溝槽24和連接孔15中填充金屬材料，形成互連線25和連接插塞26。

所述的雙鑲嵌結構的制造方法中，一般通過化學氣相沉積的方法形成介質層12；在形成介質層12時，首先用氨氣等離子體對所述導電層10進行表面預處理，去除所述導電層10表面的氧化物，例如若導電層10材質為銅，通過表面預處理去除氧化銅；接著在導電層10上和半導體基底11的表面的其它部分通過沉積形成介質層12；

然而，所述的方法形成的介質層12后，會在導電層10上方相應位置的介質層12表面產生突起缺陷，如圖4所示的突起12a，使介質層12表面平坦化程度降低；由于介質層12作為連接孔15的刻蝕停止層，突起12a會影響對形成連接孔15的刻蝕終止信號的檢測，在沒有突起的位置的造成連接孔的刻蝕不足，易形成斷路。

發明內容

本發明提供一種介質層的形成方法及雙鑲嵌結構的制造方法，該方法在形成介質層時不會產生突起缺陷。

本發明提供的一種介質層的形成方法，包括：

提供具有金屬層的半導體基底；

用無氮的還原性氣體的等離子體對所述金屬層進行表面預處理；

在所述半導體基底上沉積介質層。

可選的，所述表面預處理的步驟如下：

將所述半導體基底置于工藝腔中；

向所述工藝腔中通入無氮的還原性氣體，該還原性氣體在激勵源的激勵下電離，產生等離子體；

在等離子體和半導體基底之間施加偏壓，使等離子體向半導體基底表面移動，轟擊所述金屬層表面。

可選的，所述激勵源為微波源或射頻源。

可選的，所述激勵源為射頻源，該射頻源的功率為500至700W。

可選的，所述還原性氣體為氫氣或一氧化碳。

可選的，所述還原性氣體為氫氣和氦氣的混合氣體。

可選的，所述混合氣體的流量為50至200sccm。

可選的，對所述金屬層進行表面預處理的工藝和在所述半導體基底上沉積介質層的工藝可原位進行或在不同的工藝腔中分別進行。

可選的，所述介質層為氮化硅或碳化硅或氮碳硅化合物。

本發明還提供一種雙鑲嵌結構的制造方法，包括：

提供具有金屬層的半導體基底；

用無氮的還原性氣體的等離子體對所述金屬層進行表面預處理；

在所述半導體基底上沉積介質層；

在所述介質層上形成中間介電層；

在所述中間介電層中形成開口，其中，至少一開口底部露出所述金屬導線層表面；

在所述開口中填充金屬材料。

可選的，所述表面預處理的步驟如下：

將所述半導體基底置于工藝腔中；

向所述工藝腔中通入無氮的還原性氣體，該還原性氣體在激勵源的激勵下電離，產生等離子體；

在等離子體和半導體基底之間施加偏壓，使等離子體向半導體基底表面移動，轟擊所述金屬層表面。

可選的，所述激勵源為微波源或射頻源。

可選的，所述激勵源為射頻源，該射頻源的功率為500至700W。