[發明專利]用于制造半導體裝置的互連結構的方法

在審

• 申請號: 201980037590.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN112236854A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 姜浩;任河;陳浩;梅裕爾·B·奈克
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/033;H01L21/311;H01L21/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;趙靜

一般而言，本文描述的實施方式涉及用于制造半導體裝置的互連結構的方法，諸如雙減法蝕刻工藝。一個實施方式為用于半導體處理的方法。氮化鈦層形成于基板上方。硬掩模層形成于氮化鈦層上方。將硬掩模層圖案化成圖案。將圖案轉印至氮化鈦層，其中轉印步驟包括蝕刻氮化鈦層。在將圖案轉印至氮化鈦層之后，去除硬掩模層，其中去除步驟包括執行含氧灰化工藝。

技術領域

本文描述的實施方式大體涉及用于形成半導體裝置的方法。更具體地，本文描述的一些實施方式大體涉及使用例如雙減法蝕刻工藝(dual subtractive etch process)制造半導體裝置的互連結構的方法。

背景技術

對于下一代半導體裝置的超大規模集成(very large scale integration；VLSI)和極大規模集成(ultra large-scale integration；ULSI)而言，可靠地產生納米和更小特征是關鍵的技術挑戰之一。隨著電路技術極限的突破，VLSI和ULSI互連技術的縮小尺寸對處理能力提出了額外的要求。隨著集成電路部件的尺寸減小(例如，納米尺寸)，必須仔細選擇用于制造部件的材料和工藝以獲得滿意的電氣性能水平。

發明內容

一個實施方式為用于半導體處理的方法。在基板上方形成第一氮化鈦層。在第一氮化鈦層上方形成硬掩模層。將硬掩模層圖案化成第一圖案。將第一圖案轉印(transfer)至第一氮化鈦層，其中此轉印步驟包括蝕刻第一氮化鈦層。在將第一圖案轉印至第一氮化鈦層之后，去除硬掩模層，其中去除步驟包括執行含氧灰化工藝。

一個實施方式為用于半導體處理的方法。在基板上方沉積第一釕層，并且蝕刻此第一釕層。蝕刻此第一釕層的步驟包括以下步驟：在第一時間，開始使氣體混合物流動至腔室，在此腔室中設置第一釕層；在第二時間使用發射光譜法來確定終點；在第二時間后使氣體混合物繼續流動達過度蝕刻時段；以及在過度蝕刻時段的結尾處終止氣體混合物的流動。氣體混合物包括氧氣和氯氣。基于檢測到的光信號的減少來確定終點。過度蝕刻時段為從第一時間至第二時間的持續時間的10％至100％。

又一實施方式為用于半導體處理的方法。在基板上方形成第一釕層。在第一釕層上方形成第一蝕刻終止層。在第一蝕刻終止層上方形成第二釕層。在第二釕層上方形成第二蝕刻終止層。在第二蝕刻終止層上方形成掩模層。在掩模層上方形成硬掩模層。將硬掩模層和掩模層圖案化成線圖案。將線圖案轉印至第二蝕刻終止層。在將線圖案轉印至第二蝕刻終止層之后，使用含氧灰化工藝去除硬掩模層。在去除硬掩模層之后，將線圖案轉印至第二釕層。轉印步驟包括使用包括氧氣和氯氣的氣體混合物蝕刻第二釕層。在氣體混合物中，(i)氧氣的流量(flow rate)與(ii)氧氣的流量加上氯氣的流量的比率范圍為82％至95％。同時，將第二蝕刻終止層圖案化成過孔(via)圖案并且將線圖案轉印至第一蝕刻終止層。同時，將過孔圖案轉印至第二釕層以形成過孔，并且將線圖案轉印至第一釕層以形成線。電介質形成于過孔和線上。

附圖說明

因此，可以參照各個實施方式(這些實施方式中的一些示出于附圖中)來詳細理解本公開內容的上述特征，以及上文所簡要概述的本公開內容的更具體的描述。然而，應注意，附圖僅示出本公開內容的典型實施方式并因此不應視為對本公開內容范圍的限制，因為本公開內容可允許其他同等有效的實施方式。

圖1至圖13為根據本公開內容的一些實施方式描繪使用雙減法蝕刻工藝形成金屬互連件的工藝的透視圖。

圖14為根據本公開內容的一些實施方式的作為氧氣(O₂)濃度的函數的釕的蝕刻速率的圖。

圖15為根據本公開內容的一些實施方式的作為氧氣(O₂)濃度的函數的釕相對于氮化鈦和氧化物的蝕刻選擇性的圖。

圖16為根據本公開內容的一些實施方式的用于蝕刻工藝的方法的流程圖。