用于互连层结构的掩膜组件及互连层的制作方法_3

文档序号:9472868阅读:来源:国知局
离子体刻蚀。在采用等离子体工艺刻蚀氧化物 掩膜层20和介质层10时,一种可选的方案中,刻蚀步骤的工艺条件为:刻蚀气体为CF4和 CHF3,溅射功率为400~1000瓦,刻蚀温度为25~60°C,刻蚀时间为30~360秒。
[0048] 完成刻蚀掩膜组件中的保护层60、金属硬掩膜层40、粘附层50、非晶碳层30以及 氧化物掩膜层20,形成预开口 70'的步骤之后,去除预开口 70'侧壁上的部分非晶碳层30 和部分氧化物掩膜层20,进而形成如图6所示的基体结构。实施该步骤后,得到的非晶碳层 30的横截面(平行于介质层10的表面)面积小于氧化物掩膜层20的(平行于介质层10 的表面的)面积。优选地,去除上述非晶碳层30的工艺为氧等离子体处理。在本申请的一 种可选实施方式中,可以在采用氧等离子体去除前一步骤中图案化的光刻胶层时,同时去 除预开口 70'侧壁上的部分非晶碳层30。
[0049] 完成去除预开口 70'侧壁上的部分非晶碳层30和部分氧化物掩膜层20的步骤之 后,回蚀保护层60、金属硬掩膜层40、粘附层50和非晶碳层30形成开口 70,进而形成如图 7所示的基体结构。上述回蚀金属硬掩膜层40和非晶碳层30的步骤优选采用湿法刻蚀的 方式,其中湿法刻蚀的试剂优选为H2O2溶液或者SCl溶液,回蚀的方式可以采用浸泡法或旋 转喷淋法。在本申请提供的一种可选实施方式中,通过旋转喷淋回蚀金属硬掩膜层40和非 晶碳层30的具体步骤包括:将H2O2与H2O的体积比1 :4~10的H2O2溶液喷涂到金属硬掩 膜层40和非晶碳层30上,并通过低速旋转(300~500rpm)使H2O2溶液均匀分布在金属硬 掩膜层40和非晶碳层30表面上,在温度为25~50°C件下,对金属硬掩膜层40和非晶碳层 30进行刻蚀,刻蚀的时间为60~300秒。
[0050] 完成回蚀保护层60、金属硬掩膜层40、粘附层50和非晶碳层30形成开口 70的步 骤之后,刻蚀开口 70暴露出的介质层10,在介质层10中形成通孔80,进而形成如图8所示 的基体结构。上述刻蚀工艺优选包括但不限于采用干法刻蚀,优选采用等离子体刻蚀。在 采用等离子体工艺刻蚀氧化物掩膜层20和介质层10时,一种可选的方案中,刻蚀步骤的工 艺条件为:刻蚀气体为CF4和CHF3,溅射功率为400~1000瓦,刻蚀温度为25~60°C,刻 蚀时间为30~360秒。需要注意的是,可以通过不同的刻蚀工艺步骤形成不同形状的通孔 80 (比如T型),以满足器件的性能需求。
[0051] 完成在介质层10中形成通孔80的步骤之后,在通孔80中填充金属材料形成金属 层90进而形成如图9所示的基体结构。在本申请的一种可选实施方式中,形成金属层90 的步骤包括:形成连续覆盖金属硬掩膜层40的表面以及填充在通孔80的预备金属层;去 除位于介质层10上方的预备金属层、金属硬掩膜层40、非晶碳层30和氧化物掩膜层20,形 成填充在通孔80中的金属层90。上述金属层90可以为现有技术中常用的金属材料,比如 Cu、Au或Sn,优选为Cu,形成上述金属层90的工艺包括但不限于采用电镀或化学气相沉积。 当采用电镀工艺在通孔80中形成Cu时,一种可选实施方式为:以Cu2P2O7为电镀液中的Cu 源,电镀过程中的电流密度为1~5A/dm2,电镀液的温度为5~80°C。
[0052] 在形成上述金属层90之前,还可以清洗通孔80。上述清洗步骤所采用的清洗液可 以为本领域中常见的清洗液,优选为HF溶液。同时,清洗步骤的工艺条件可以根据实际工 艺需求进行设定。在本申请的一种可选实施方式中,清洗步骤的工艺条件为:HF溶液中HF 和H2O的体积比为1:200~500,清洗的温度为20~45°C,清洗的时间为30~360s。在上 述步骤中,由于非晶碳层30的横截面(平行于介质层10的表面)面积小于氧化物掩膜层 20的(平行于介质层10的表面)面积,因此清洗步骤不会在氧化物掩膜层20的侧壁上产 生凹口,从而提高了金属层90与介质层10的结合强度,进而提高了互连层的稳定性。
[0053] 本申请还提供了一种互连层,该互连层由本申请所提供的互连层的制作方法制作 而成。该互连层中金属层与介质层的结合强度得以提高,进而使得互连层的稳定性得到提 商。
[0054] 下面将结合实施例进一步说明本申请提供互连层的制作方法。
[0055] 实施例1
[0056] 本实施例提供了一种互连层的制作方法,包括以下步骤:
[0057] 在SiCOH介质层上依次形成SiOC掩膜层、非晶碳层、SiO2粘附层、TiN掩膜层和 SiO2保护层。其中,
[0058] 采用等离子增强化学气相沉积工艺形成非晶碳层,其工艺条件为:以C2H2为反应 气体,反应气体的流量为lOOOsccm,腔室内压力为0. 5torr,溅射功率为100w,反应时间为 100s ;
[0059] 采用等离子体工艺刻蚀金属硬掩膜、非晶碳层以及部分氧化物掩膜层,形成预开 口,其工艺条件为:刻蚀气体为CF4和CHF3,溅射功率为1000瓦,刻蚀温度为60°C,刻蚀时间 为60秒;
[0060] 采用氧等离子体工艺刻蚀去除预开口侧壁上的部分非晶碳层,其工艺条件为:采 用O3的等离子体,溅射功率为800瓦,刻蚀温度为50°C,刻蚀时间为30s ;
[0061] 采用H2O2溶液回蚀金属硬掩膜层形成开口,其中H2O2与H 2O的体积比1 :10,回蚀 的温度为50°C条件下,时间为60秒;
[0062] 采用等离子体工艺刻蚀开口下方的氧化物掩膜层和介质层,在介质层中形成通 孔,其中刻蚀的工艺条件为:刻蚀气体为CF4和CHF3,溅射功率为1000瓦,刻蚀温度为60°C, 刻蚀时间为70秒;
[0063] 采用HF溶液清洗通孔,并采用电镀工艺在通孔中填充形成Cu层,其中HF溶液中 HF和H2O的体积比为1:300,清洗的温度为45°C,清洗的时间为80s ;其中以Cu2P2O7为电镀 液中的Cu源,电镀过程中的电流密度为3A/dnr,电镀液的温度为65°C。
[0064] 实施例2
[0065] 本实施例提供了一种互连层的制作方法,包括以下步骤:
[0066] 在SiCOH介质层上依次形成SiOC掩膜层、非晶碳层、TiN掩膜层和SiO2保护层。 其中,
[0067] 采用等离子工艺对介质层上表面进行碳掺杂处理,其工艺条件为:以C2H4为反应 气体,反应气体的流量为3000sccm,腔室内压力为lOtorr,溅射功率为2000w,反应时间为 Is ;
[0068] 采用等离子增强化学气相沉积工艺形成非晶碳层,其工艺条件为:以C2H4为反应 气体,反应气体的流量为3000sccm,腔室内压力为lOtorr,溅射功率为3000w,反应时间为 5s ;
[0069] 后续形成通孔以及Cu层步骤与实施例1相同。
[0070] 实施例3
[0071] 本实施例提供了一种互连层的制作方法,包括以下步骤:
[0072] 在SiCOH介质层表面上依次形成SiOC掩膜层、非晶碳层、3102粘附层、TiN掩膜层。 其中,
[0073] 采用等离子工艺对介质层进行碳掺杂处理,其工艺条件为:以C2H2为反应气体,反 应气体的流量为lOOOsccm,腔室内压力为0. 5torr,溅射功率为100w,反应时间为IOs ;
[0074] 采用等离子增强化学气相沉积工艺形成非晶碳层,其工艺条件为:以C2H2为反应 气体
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