[發(fā)明專利]在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310136250.3
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN104112699B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周鳴
• 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: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 余明偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

在集成電路工藝中，有著熱穩(wěn)定性、抗?jié)裥缘难趸枰恢笔墙饘倩ミB線之間使用的主要絕緣材料，金屬鋁則是芯片中電路互連導(dǎo)線的主要材料。然而，隨著半導(dǎo)體工業(yè)進入深亞微米時代，尤其當(dāng)特征尺寸越來越小時，互連延遲已經(jīng)超過門延遲成為提高工作速度的最大障礙。銅電鍍、化學(xué)機械研磨工藝以及大馬士革工藝技術(shù)的日益成熟，解決了降低導(dǎo)線電阻方面的問題，然而，在降低寄生電容方面，由于工藝上和導(dǎo)線電阻的限制，使得我們無法考慮通過幾何上的改變來降低寄生電容值。因此，與大馬士革工藝兼容的新型低k材料的研究與應(yīng)用成為半導(dǎo)體工業(yè)面臨的一個巨大的挑戰(zhàn)。除了低k介電常數(shù)以外，低k材料還必須滿足很多嚴(yán)格的要求才能成功運用在集成電路中，這些要求包括良好地?zé)岱€(wěn)定性、機械強度大、熱導(dǎo)率高、水汽吸收小、易于圖形化以及與CMP工藝兼容等。近年來人們進行了廣泛的研究來開發(fā)滿足上述要求的低k材料，已取得了突破性進展。

然而，在目前傳統(tǒng)集成電路互連工藝中（如圖1a～1d），一般通過電鍍工藝在低k介電材料層10中鑲嵌導(dǎo)電金屬11，然后利用化學(xué)機械研磨工藝（CMP）工藝將所述低k介電材料層10及導(dǎo)電金屬11做平坦化處理，經(jīng)過單一的濕法清洗后，依次在所述低k介電材料層10及導(dǎo)電金屬11表面制備金屬粘附層12和超低k介電材料層13；在一定溫度下對所述超低k介電材料層13進行紫外線固化處理形成多孔超低k介電材料層13′；最后依次在所述多孔超低k介電材料層13′表面依次形成第三介電層14和硬掩膜層15，該第三介電層14為致密低k介電材料保護層，以保護下方的多孔超低k介電材料層13′不受損害；然而所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面經(jīng)過掃描電鏡掃描后發(fā)現(xiàn)其表面具有凸點16效應(yīng)（如圖2所示），這是因為在對所述低k介電材料層10及導(dǎo)電金屬11做平坦化處理后的表面存在殘留的有機物及金屬顆粒，導(dǎo)致最終形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面不平整，而這些不平整可能引起后面制程中容易造成缺陷和短路，從而引起器件的良率的下降。

鑒于此，如何提出一種工藝簡單而又能在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備過程中消除凸點效應(yīng)的方法成為目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面殘留物清除不徹底引起的凸點效應(yīng)問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的方法。所述方法至少包括：

1）提供一經(jīng)過化學(xué)機械研磨平坦化處理過的基片，該基片具有鑲嵌導(dǎo)電金屬互連結(jié)構(gòu)的第一介電層；

2）分別利用雙氧水和等離子體工藝清洗所述基片表面，以去除平坦化處理工藝后的殘留顆粒；

3）在所述清洗過的基片表面依次形成金屬粘附層、第二介電層、第三介電層以及硬掩膜層。

可選地，所述第一介電層和硬掩膜層的材質(zhì)為四乙氧基硅烷基體氧化物；所述金屬粘附層的材質(zhì)為含碳的氮化硅；所述第二介電層的材質(zhì)為超低k介電材料；所述第三介電層的材質(zhì)為致密低k介電材料。

可選地，所述步驟3）之后還包括對所述超低k介電層進行UV固化處理，以形成多孔的超低k介電層。

可選地，所述導(dǎo)電金屬的材質(zhì)為金屬鎢或銅；所述導(dǎo)電金屬互連結(jié)構(gòu)為通孔或溝槽。

可選地，所述雙氧水的濃度為0.1%～30wt%。

可選地，所述He等離子體的流量為300～4000sccm，等離體反應(yīng)腔的功率為100～1000w,腔內(nèi)壓強為1～7torr。

如上所述，本發(fā)明的一種在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明通過分別利用雙氧水和He等離子體清洗經(jīng)過化學(xué)機械研磨平坦化處理過的基片表面，以除去殘留的有機物和金屬微粒，從而消除了后續(xù)工藝制作的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)的凸點效應(yīng)，提高了半導(dǎo)體器件的良率。

附圖說明

圖1a～1d顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制作工藝流程圖。

圖2顯示為利用現(xiàn)在有技術(shù)中制作方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面的掃描電鏡圖。

圖3a～3g顯示為本發(fā)明中的在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中消除凸點效應(yīng)的工藝流程圖。

圖4顯示為利用本發(fā)明中的工藝方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面的掃描電鏡圖。

元件標(biāo)號說明

1基片

10 第一介電層

11 導(dǎo)電金屬

12 金屬粘附層

13 超低k介電材料層