专利名称：一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法
技术领域：
本发明涉及金属阻挡层的制备工艺，具体而言，涉及一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法。
背景技术：
在现代CMOS器件的制造中，随着关键尺寸的不断缩小，互联金属从铝过渡到了铜，而金属阻挡介质层也有传统的氮化硅过渡到了碳化硅。参考图Ia和图Ib所示的传统的碳化硅薄膜工艺，图Ia中，衬底101上为低K值介电层102，低K值介电层102上具有多个凹槽(图Ia中未标号)，所述凹槽中填充有金属铜且进行看化学机械平坦化制程；图Ib中，碳化硅薄膜104覆盖低K值介电层102和金属铜 103上，碳化硅薄膜104在淀积时，用到的是NH3等含氮的反应气体。由于NH3中的氮元素会使得后续制程中的光阻有中毒的风险，使得光阻质量下降，最终导致一些半导体互联关键尺寸的不一致。因此，提供一种能够有效避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法就显得尤为重要了。
发明内容
本发明的目的是避免光阻中毒和变性的风险，从而提高互联关键尺寸的一致性。本发明公开一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法，提供一衬底，在所述衬底上淀积一层低K值介电层，在所述低K值介电层上刻蚀形成多个沟槽，在所述沟槽中填充金属铜，再进行化学机械平坦化，然后形成具有第一厚度的第一碳化硅薄膜覆盖所述金属铜和所述低K值介电层，其中，所述第一碳化硅薄膜为多层第二碳化硅薄膜依次相互堆叠形成；
每一层第二碳化硅薄膜的制备过程中，先用含氮反应气体淀积形成第二碳化硅薄膜， 再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；
然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上继续用含氮反应气体淀积形成新的一层第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；
重复上述第二碳化硅薄膜的形成步骤和去除氮元素的步骤，直至形成多层第二碳化硅薄膜堆叠的厚度达到第一碳化硅薄膜的厚度。上述的方法，其中，所述含氮反应气体包括氨气。上述的方法，其中，采用包括碳氢化合物的等离子体来去除所述多层第二碳化硅薄膜中的氮元素。上述的方法，其中，所述含氮反应气体还包括乙基三甲基硅烷。上述的方法，其中，所述含氮反应气体还包括四甲基硅烷。上述的方法，其中，所述多层第二碳化硅薄膜中每一层第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同。
本发明通过将一层较厚的碳化硅薄膜分为多层，经过多次淀积形成，每一次只淀积形成一层较薄的碳化硅薄膜，经过去除所述较薄的碳化硅薄膜中的氮元素后再继续在其上淀积形成新的较薄的碳化硅薄膜，重复这个过程直至形成目标厚度的碳化硅薄膜。通过本发明的方法得到的碳化硅薄膜，其含氮量极低，因此，在后续制程中，减小了光阻旋涂在所述碳化硅薄膜上中毒的风险，从而克服了现有技术中的不足，不会导致光阻质量下降，使得半导体互联关键尺寸的一致性提高了。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件。图Ia示出了根据现有技术的，互联金属上未覆盖金属阻挡层的示意图； 图Ib示出了根据现有技术的，互联金属上淀积一层碳化硅薄膜的示意图2a示出了根据本发明的，在互联金属上淀积形成第一层碳化硅薄膜的示意图； 图2b示出了根据本发明的，在去除了氮元素的第一层碳化硅薄膜上继续淀积形成第二层碳化硅薄膜的示意图；以及
图2c示出了根据本发明的，在去除了氮元素的第二层碳化硅薄膜上继续淀积形成第二层碳化硅薄膜的示意图。
具体实施例方式以下结合附图及具体实施方式
对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式
仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。本领域技术人员理解，本说明书中所涉及的术语“第一”、“第二”和权利要求书以及说明书中类似内容是用于区别相似的元素而不是用于从时间、空间、排名或其他任何方式来描述先后顺序。在合适的情况下，可互换使用。本发明公开一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法，提供一衬底101，在衬底 101上淀积一层低K值介电层102，在低K值介电层102上刻蚀形成多个沟槽(图2a中未标号)，在所述沟槽中填充金属铜103，再进行化学机械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜200 (参考图2c)覆盖金属铜103和低K值介电层102。其中，第一碳化硅薄膜200不是一次淀积形成的，是通过先后淀积多层较薄的第二碳化硅薄膜后，所述多层第二碳化硅薄膜依次相互堆叠形成的。具体地，每一层第二碳化硅薄膜的制备过程中，先用含氮反应气体淀积形成第二碳化硅薄膜，再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；
然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上继续用含氮反应气体淀积形成新的一层第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；
重复上述第二碳化硅薄膜的形成步骤和去除氮元素的步骤，直至形成多层第二碳化硅薄膜堆叠的厚度达到第一碳化硅薄膜的厚度。更为具体地，本发明的方法中，所述含氮反应气体包括氨气。在一个优选例中，本发明采用包括碳氢化合物的等离子体来去除所述多层第二碳化硅薄膜中的氮元素。具体采用哪种碳氢化合物(CxHy)可以根据需要决定，这是现有技术，在此不予赘述。在一个实施例中，所述含氮反应气体还包括乙基三甲基硅烷。在一个变化例中，所述含氮反应气体还包括四甲基硅烷，用四甲基硅烷来代替乙
基三甲基硅烷。在又一个变化例中，所述多层第二碳化硅薄膜中每一层第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同，也就是在每一个淀积形成一层第二碳化硅薄膜时，可以根据需要的第一碳化硅薄膜的厚度来选择第二硅薄膜的厚度。特别是多层第二碳化硅薄膜的堆叠中的最上层第二碳化硅薄膜，需要根据第一碳化硅薄膜选择所述最上层第二碳化硅薄膜的厚度。参考图2a、图2b和图2c所示的一个具体实施例，在这个实施例中，分三次先后淀积形成三层第二碳化硅薄膜201、202和203，图中没有示出每一层第二碳化硅薄膜形成后去除氮元素的步骤，本领域技术人员理解，本发明之所以将碳化硅薄膜分为多次淀积形成的目的就是方便去除碳化硅薄膜中的氮元素。在图2c中，最终去除了最上层第二碳化硅薄膜203中的氮元素后，参考图lb，本发明所得到的碳化硅薄膜的结构与传统工艺方法所得到的碳化硅薄膜的结构相同，同时，氮元素含量极低。本发明通过将一层较厚的碳化硅薄膜通过多次淀积，每一次只淀积一层较薄的碳化硅薄膜，并去除淀积好的较薄的碳化硅薄膜中的氮元素后才在其上继续淀积新的一层碳化硅薄膜。通过上方法淀积出的碳化硅薄膜，相比于传统的碳化硅薄膜工艺(NDC =Nitrogen Doped Carbide),由于所含氮元素浓度极低极低，在后续的与光阻接触过程中，避免了光阻中毒和变性的风险，这样，可以大大提高半导体互联关键尺寸的一致性。本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法，提供一衬底，在所述衬底上淀积一层低K值介电层，在所述低K值介电层上刻蚀形成多个沟槽，在所述沟槽中填充金属铜，再进行化学机械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜覆盖所述金属铜和所述低K值介电层，其特征在于，所述第一碳化硅薄膜为多层第二碳化硅薄膜依次相互堆叠形成；每一层第二碳化硅薄膜的制备过程中，先用含氮反应气体淀积形成第二碳化硅薄膜， 再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上继续用含氮反应气体淀积形成新的一层第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；重复上述第二碳化硅薄膜的形成步骤和去除氮元素的步骤，直至形成多层第二碳化硅薄膜堆叠的厚度达到第一碳化硅薄膜的厚度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氮反应气体包括氨气。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用包括碳氢化合物的等离子体来去除所述多层第二碳化硅薄膜中的氮元素。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反应气体还包括乙基三甲基硅烷。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反应气体还包括四甲基硅烷。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述多层第二碳化硅薄膜中每一层第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同。
全文摘要
一种避免光阻中毒的碳化硅薄膜制备新方法，在衬底上淀积一层低K值介电层，在低K值介电层上刻蚀形成多个沟槽，在沟槽中填充金属铜，再进行化学机械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜覆盖所述金属铜和所述低K值介电层，所述第一碳化硅薄膜为多层第二碳化硅薄膜依次相互堆叠形成；每一层第二碳化硅薄膜的制备过程中，先用含氮反应气体淀积形成第二碳化硅薄膜，再用等离子体去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上继续淀积形成新的第二碳化硅薄膜，再用等离子体去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；重复上述第二碳化硅薄膜的形成步骤和去除氮元素的步骤，直至形成多层第二碳化硅薄膜堆叠的厚度达到第一厚度。
文档编号H01L21/768GK102437093SQ20111022212
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者张文广, 徐强, 郑春生, 陈玉文 申请人:上海华力微电子有限公司