[發(fā)明專利]形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法

有效

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• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN103377996A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海洋;王冬江
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的工藝節(jié)點在摩爾定律的驅(qū)動下已經(jīng)進入到45nm，甚至達(dá)到32nm，朝著更小值邁進。在半導(dǎo)體工藝迅速發(fā)展的要求下，半導(dǎo)體器件的集成度越來越高，相應(yīng)地，其特征尺寸越來越小，這就導(dǎo)致芯片互連線的線寬減小，使得互連線電阻增大。而且，相鄰互連線之間的間距的縮小，導(dǎo)致產(chǎn)生了更大的寄生電容，從而增加了RC信號延遲，降低了芯片速度，減弱其電學(xué)性能。因此，半導(dǎo)體器件的高集成度的發(fā)展趨勢，對減小半導(dǎo)體器件的RC延遲提出了更高要求。現(xiàn)有技術(shù)中，為了減小由于寄生電容引起的RC延遲，低-K材料、超低-K材料作為器件的層間介質(zhì)層得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中，多選用含碳氧化硅（SiCO），或者多孔含碳氧化硅（p-SiCOH）等作為低-K介質(zhì)層材料，選用黑鉆石作為超低-K介質(zhì)層材料。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在刻蝕層間介質(zhì)層后，通常采取在一定條件下對半導(dǎo)體基底通入O₂氣體的灰化工藝去除光刻膠層，其中的氧基會與低-K材料介質(zhì)層或者超低-K材料介質(zhì)層中的碳結(jié)合生成CO₂或者CO氣體而造成介質(zhì)層中的碳損耗，使得介質(zhì)層的介電常數(shù)上升，繼而增加半導(dǎo)體器件的RC延遲。這就提出了該如何保證低-K材料或超低-K材料的穩(wěn)定性，減小甚至消除因介質(zhì)層的碳損耗而造成的介質(zhì)層損傷的問題。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決上述問題，減小對低-K材料介質(zhì)層，超低-K材料介質(zhì)層的損傷，利用CO₂氣體的灰化去膠工藝取代了O₂氣體的去膠方法。例如，2007年3月29日公開的特開JP2007080850A號日本專利文獻(xiàn)，該專利文獻(xiàn)公開了：一種等離子體灰化方法，使用圖案化的可蝕刻膜為掩膜，對處理室內(nèi)的被處理體，實施蝕刻低介電常數(shù)膜一部分的處理之后，在上述處理室內(nèi)除去上述抗蝕刻膜，包括：第一灰化工藝，向上述處理室內(nèi)供給至少包含CO₂氣體的反應(yīng)生成物除去處理氣體，施加等離子體發(fā)生用高頻電力，產(chǎn)生反應(yīng)生成物除去處理氣體的等離子體，除去附著在上述處理室內(nèi)壁上的反應(yīng)生成物；和第二灰化工藝，向上述處理室內(nèi)供給灰化處理氣體，施加等離子體發(fā)生用高頻電力，產(chǎn)生上述灰化處理氣體的等離子體，除去上述抗蝕刻膜。所述的抗蝕刻膜即為光刻膠，或者硬掩膜，所述的灰化處理氣體中至少包含CO₂氣體。根據(jù)所述專利文獻(xiàn)，能夠提供一種減小對在被處理體上形成的低-K材料介質(zhì)層，或超低-K材料介質(zhì)層的損傷的混合灰化方法。與包含O₂氣體的處理氣體的情況相比，該文獻(xiàn)的方法能夠在很大程度上降低對低介電常數(shù)膜造成的損傷。

現(xiàn)有技術(shù)中形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法包括：參考圖1，提供半導(dǎo)體基底10，在半導(dǎo)體基底10內(nèi)形成有器件結(jié)構(gòu)，在該半導(dǎo)體基底10上形成有含碳介質(zhì)層12，可選用低-K材料介質(zhì)層、或超低-K材料介質(zhì)層。其中，所述基底10與介質(zhì)層12之間具有墊襯層11。參考圖2，在介質(zhì)層12上形成圖形化的硬掩膜層13，定義互連溝槽16的位置。參考圖3，在介質(zhì)層12和圖形化的硬掩膜層13上形成圖形化的光刻膠層14，所述圖形化的光刻膠層14定義通孔15的位置。參考圖4，以圖形化的光刻膠層14為掩膜刻蝕介質(zhì)層12，形成通孔15，在刻蝕時，介質(zhì)層12中的碳被損耗，該形成通孔的過程并未刻蝕墊襯層11。而且，在使用干法刻蝕工藝刻蝕圖形化的光刻膠層時，通常會選擇通入O₂氣體改善刻蝕速率，以獲得對硅的高選擇比。參考圖5，利用CO₂氣體的灰化去膠工藝去除圖形化的光刻膠層14。參考圖6，進一步以圖形化的硬掩膜層13為掩膜刻蝕介質(zhì)層12，形成互連溝槽16；以光刻膠層14為掩膜刻蝕介質(zhì)層時，介質(zhì)層12也可能沒有被刻穿，在該步驟以圖形化的硬掩膜層13為掩膜刻蝕介質(zhì)層12時，將通孔所在位置下方的介質(zhì)層刻穿并進一步刻穿墊襯層11。參考圖7，去除所述圖形化的硬掩膜層13。參考圖8，填充金屬材料形成雙鑲嵌結(jié)構(gòu)。