一种互连结构的处理方法与流程

本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种互连结构的处理方法。

背景技术：

半导体互连结构通常包括金属层、阻挡层、掩膜层、介质层等膜层结构。为了达到一定的工艺目的，需要对其中的部分膜层进行处理，以裸露出介质层表面。

传统的处理方式采用化学机械研磨工艺对半导体互连结构进行研磨，直至介质层裸露出来为止，其中的金属层、阻挡层以及掩膜层均通过化学机械研磨工艺加以去除。然而，随着技术的革新，介质层中开始采用低k或超低k材料，这类材料非常脆弱，如果全程都采用化学机械研磨工艺进行处理，工艺中产生的下压力对低k或超低k材料的损害非常大，容易导致互连结构的失效，因此，化学机械研磨工艺不适于处理精细的半导体互连结构。

技术实现要素：

针对化学机械研磨工艺对低k或超低k材料损害过大,容易导致互连结构的失效的问题，本发明提出一种既能够去除互连结构相应的膜层，同时不会对互连结构造成破坏的处理方法。

本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供了一种互连结构的处理方法，该互连结构包括阻挡层(101)、金属层(102)、掩膜层(103)和包含低k或超低k材料的介质层(104)，该处理方法包括以下步骤：

采用化学机械研磨工艺去除阻挡层上的金属层，直至金属层上表面与阻挡层上表面齐平；

采用无应力抛光工艺去除切槽区的金属层，直至金属层上表面与掩膜层下表 面齐平；

采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层和掩膜层，直至暴露出介质层上表面。

进一步，在进行无应力抛光工艺后、化学气相刻蚀工艺前，使用清洗剂清洗该互连结构；

进一步，清洗剂为hf、bhf、dhf或boe试剂。

进一步，无应力抛光工艺在恒压模式下进行；

进一步，无应力抛光工艺在恒流模式下进行；

进一步，化学气相刻蚀工艺中使用xef2气体作为刻蚀气体。

进一步，刻蚀气体中还混合有n2、he、ne、ar或xe。

进一步，金属层为铜层。

进一步，阻挡层包括ta、tan、ti、ru或co。

进一步，掩膜层包括tin。

本发明采用化学机械研磨工艺去除阻挡层上的金属层，保留阻挡层和掩膜层，防止对低k材料造成破坏；采用无应力抛光工艺进一步去除切槽区的金属层可以控制对金属的去除量，防止对低k材料造成破坏；采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层和掩膜层，由于这一步所用的混合气体不会和金属层以及低k材料发生反应，因此不会对低k材料造成损害，同时集成电路的电气性能将会提高和使用寿命将得到延长，解决了在传统的化学研磨工艺中，低k材料由于直接暴露在研磨液和机械力下对低k材料造成损坏的问题。同时，本发明在化学气相刻蚀工艺前，使用清洗剂清洗该互连结构，去除氧化层，有效防止由于抛光力度过强造成切槽区产生氧化层导致后续刻蚀效率低以及刻蚀不均匀。

附图说明

图1为待处理的互连结构的截面图；

图2为图1中的互连结构在化学机械研磨工艺之后的截面图；

图3为图2中的互连结构在无应力抛光工艺之后的截面图；

图4为图3中的互连结构在化学气相刻蚀工艺之后的截面图；

图5为本发明所述的一具体实施方式的工艺流程图。

图6为本发明所述的另一具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

实施例1

如图5所示一种互连结构的处理方法，该互连结构包括阻挡层101、金属层102、掩膜层103和包含低k或超低k材料的介质层104，该处理方法包括以下步骤：

步骤501：采用化学机械研磨工艺去除阻挡层101上的金属层102，直至金属层102上表面与阻挡层101上表面齐平；

步骤502：采用无应力抛光工艺去除切槽区的金属层102，直至金属层102上表面与掩膜层103下表面齐平；

步骤504：采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层101和掩膜层103，直至暴露出介质层104上表面。

采用化学机械研磨工艺去除阻挡层101上的金属层102，阻挡层101包括ta、tan、ti、ru或co，金属层102一般为铜层或铝层。如图2所示，用化学机械研磨金属层102直到表面连续的金属层102膜厚为零，只剩下切槽区内的金属层，即金属层102的上表面与阻挡层101上表面平齐。由于去除金属层102和去除阻挡层101的研磨液不同，并且金属层102和阻挡层101的去除速率相差很多，所以在这一步，不会去除阻挡层101。在传统的化学研磨工艺中，对低k材料的损坏主要在去除阻挡层101阶段，阻挡层101去除后，低k材料直接暴露在研磨液和机械力下将会受损。而在本发明的实施例中，阻挡层101和掩膜层103在化学研磨后完好无损，所以不会对低k材料造成破坏。

采用无应力抛光工艺去除切槽区内的金属层102对低k材料不会有损害。根据法拉第定律，金属的去除量与通过的电量成正比，因此无应力抛光工艺可以通过电流值、电压值以及抛光的时间来控制。这一步既可以在恒压模式下进行，也可以 在恒流模式下进行。由于在恒压模式下，自我终点控制效果好，能很好的控制蝶形坑，优选为在恒压模式下进行。如图3所示，无应力抛光工艺完成后，金属层102上表面与掩膜层103下表面齐平。根据阻挡层101和掩膜层103厚度的不同，蝶形坑的厚度从到

如图4所示，采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层101和掩膜层103，掩膜层103包括tin。工艺完成后，介质层104将暴露出上表面，完成互连结构的处理。由于这一步所用的混合气体不会和金属层102以及低k材料发生反应，因此不会损害金属层102和介质层104，同时集成电路的电气性能将会提高，使用寿命将得到延长。

实施例2

如图6所示的一种互连结构的处理方法，该互连结构包括阻挡层101、金属层102、掩膜层103和包含低k或超低k材料的介质层104，该处理方法包括以下步骤：

步骤501：采用化学机械研磨工艺去除阻挡层101上的金属层102，直至金属层102上表面与阻挡层101上表面齐平；

步骤502：采用无应力抛光工艺去除切槽区的金属层102，直至金属层102上表面与掩膜层103下表面齐平，此过程在恒压模式下进行；

步骤503：使用hf、bhf、dhf或boe试剂清洗该互连结构；

步骤504：采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层101和掩膜层103，暴露出介质层104上表面，刻蚀气体为xef2，并混合有n2、he、ne、ar或xe。

采用化学机械研磨工艺去除阻挡层101上的金属层102，阻挡层101包括ta、tan、ti、ru或co，金属层102为铜层。如图2所示，用化学机械研磨金属层102直到表面连续的金属层102膜厚为零，只剩下切槽区内的金属层，即金属层102的上表面与阻挡层101上表面平齐。由于去除金属层102和去除阻挡层101的研磨液不同，并且金属层102和阻挡层101的去除速率相差很多，所以在这一步，不会去除阻挡层101。通常来说，在高压下铜会被第一个去除，当铜的厚度小于将会采用低压的过程，因此，不会造成蝶形坑。在传统的化学研磨工艺中，对低k材料的损坏主要在去除阻挡层101阶段，阻挡层101去除后，低k材料直接暴露在 研磨液和机械力下将会受损。而在本发明的实施例中，阻挡层101和掩膜层103在化学研磨后完好无损，所以不会对低k材料造成破坏。

采用无应力抛光工艺去除切槽区内的金属层102对低k材料不会有损害。根据法拉第定律，铜的去除量与通过的电量成正比，因此无应力抛光工艺可以通过电流值、电压值以及抛光的时间来控制。由于在恒压模式下，自我终点控制效果好，能很好的控制蝶形坑，这一步在恒压模式下进行。如图3所示，无应力抛光工艺完成后，金属层102上表面与掩膜层103下表面齐平。根据阻挡层101和掩膜层103厚度的不同，蝶形坑的厚度从到

为了防止无应力抛光力度太强，对切槽区的金属去除的太多造成阻挡层101表面产生氧化层，在进行化学气相蚀刻前，使用hf、bhf、dhf或boe试剂清洗该互连结构去除阻挡层的氧化层。因为氧化层本身不会和xef2产生反应，氧化层不去除，将阻碍下方的阻挡层101和xef2发生反应，那么在化学气相刻蚀这一步的效率将会很低，甚至会造成刻蚀不均匀的问题。

如图4所示，采用化学气相刻蚀工艺去除阻挡层101和掩膜层103，掩膜层103包括tin。工艺完成后，介质层104将暴露出上表面，完成互连结构的处理。由于这一步所用的混合气体不会和铜以及低k材料发生反应，因此不会损害金属层102和介质层104，同时集成电路的电气性能将会提高，使用寿命将得到延长。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。