[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體互連結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810166516.1
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108281381B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙紅英
• 申請（專利權(quán)）人: 新沂市錫沂高新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體互連結(jié)構(gòu)的制備方法，該制備方法包括以下步驟：提供具有互連線的下方介質(zhì)層；在下方介質(zhì)層上依次形成富含氮的蝕刻終止檢測層、層間介質(zhì)層、低K緩沖層、金屬硬掩模層；在金屬硬掩模層層上形成具有開口圖案的光刻膠層，以光刻膠的開口圖案為掩模，對下方的金屬硬掩模層進行第一刻蝕；在金屬硬掩模層中形成開口之后，對下方的層結(jié)構(gòu)進行第二刻蝕，第二刻蝕采用第二源功率的氧等離子體刻蝕，并且其中的第二源功率大于第一源功率；當(dāng)刻蝕到富含氮的蝕刻終止檢測層時，采用氮等離子體進行第三刻蝕，并在刻蝕過程中通入氫氣還原氣體；在暴露出下方的互連線之后，持續(xù)通入氫氣，最終獲得層間介質(zhì)層中的開口結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體互連結(jié)構(gòu)的制備方法，特別是涉及一種具有低K或超低K層間介質(zhì)層的互連結(jié)構(gòu)制備方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展不斷對互連技術(shù)發(fā)展提出新的要求。目前，在半導(dǎo)體制造的后段工藝中，為了連接各個部件構(gòu)成的集成電路，通常使用具有相對高導(dǎo)電率的金屬材料，但隨著半導(dǎo)體器件的尺寸不斷收縮，互連結(jié)構(gòu)變得越來越窄，從而導(dǎo)致互連電阻越來越高。銅借助于其優(yōu)異的導(dǎo)電性，銅互連技術(shù)已廣泛應(yīng)用于90nm和65nm的技術(shù)節(jié)點的工藝中。

在現(xiàn)有形成銅布線或銅互連的過程中，通過刻蝕絕緣介質(zhì)層形成溝槽或通孔，然后在溝槽或者通孔中填充銅導(dǎo)電材料。然而由于金屬連線之間的空間逐漸縮小，因此，用于隔離金屬連線之間的絕緣介質(zhì)層也變得越來越薄，這樣會導(dǎo)致金屬連線之間可能會發(fā)生不利的相互作用或串?dāng)_。現(xiàn)已研究發(fā)現(xiàn)，降低用于隔離金屬連線層的絕緣介質(zhì)層的介電常數(shù)(K)，可以有效降低這種串?dāng)_，同時，降低層間介質(zhì)層材料的K值還可以有效降低互連的電阻電容延遲效應(yīng)(RC delay)。

然而，低K或超低K絕緣介質(zhì)材料的使用對于半導(dǎo)體制造工藝提出來新的要求，一方面，為了獲得低K材料或超低K材料，降低材料的K值，通常使用的材料為多孔材料，然而多孔材料的機械強度偏低，這就導(dǎo)致在刻蝕通孔或溝槽過程中，絕緣介質(zhì)層容易受到破壞，另一方面，多孔的絕緣介質(zhì)層容易受到外界材料的滲入，而造成污染，降低材料的可靠性。

同時，在形成互連結(jié)構(gòu)的通孔或者溝槽結(jié)構(gòu)時，需要多次用到光刻技術(shù)和刻蝕步驟，在光刻步驟和刻蝕步驟中，在刻蝕之后均需要去除掩模層，在現(xiàn)有技術(shù)中去除掩模層時，采用干法或者濕法刻蝕的步驟，這樣雖然可以較精準(zhǔn)的去除后續(xù)不需要的掩模結(jié)構(gòu)，但不可避免的對下方的層間介質(zhì)層造成損傷或污染，這樣就會造成層間介質(zhì)層的介電常數(shù)發(fā)生漂移，從而導(dǎo)致層間介質(zhì)層的電容值發(fā)生變化；并且在層間介質(zhì)層形成的通孔或溝槽下方對應(yīng)有其他的互連線結(jié)構(gòu)，在刻蝕時，容易對下方的互連線結(jié)構(gòu)造成損傷，這些都會對半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性造成很大的影響。

鑒于上述問題，需要提供一種具有低K或者超低K的層間介質(zhì)層的互連結(jié)構(gòu)的制備方法，一方面要減少工藝步驟并減少對層間介質(zhì)層的損害，同時還要防止對下方的互連線結(jié)構(gòu)的損傷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明內(nèi)容部分中引入一系列簡化形式的概念，這將在具體實施部分進行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種具有低K或者超低K的層間介質(zhì)層的互連結(jié)構(gòu)的制備方法，防止在制備過程中對層間介質(zhì)層的損害，并防止對下方的互連線結(jié)構(gòu)造成損傷，并且減少制備工藝，減少成本，提高半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性。