低介电常数介质薄膜处理方法及半导体互连结构制作方法
【专利摘要】本申请提供了一种低介电常数介质薄膜的处理方法及一种半导体互连结构的制作方法。该低介电常数介质薄膜的处理方法利用非质子溶剂来处理介电常数为K1的低介电常数介质薄膜，处理后的低介电常数介质薄膜介电常数变更为K2，且K2小于K1。利用非质子溶剂去除低介电常数介质薄膜中的水分和氟化物，从而降低了低介电常数介质薄膜的介电常数。该处理方法简单易行，对半导体器件无损伤，逆转了现有制备工艺对低介电常数介质薄膜的破坏性，适于工业化生产。
【专利说明】低介电常数介质薄膜处理方法及半导体互连结构制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及集成电路制作领域，具体而言，涉及一种低介电常数介质薄膜的处理 方法及一种半导体互连结构的制作方法。
【背景技术】
[0002] 随着超大规模集成电路技术的飞速发展，低介电常数材料逐渐代替传统的绝缘材 料二氧化硅，成为集成电路工艺发展的必然方向。目前研究认为，降低材料介电常数主要有 两种方法：一是降低材料自身的极性，包括降低材料中电子极化率、离子极化率和分子极化 率；二是增加材料中的空隙密度，降低材料的分子密度，形成多孔低介电材料。其中，针对降 低材料密度的方法，最常用的方法是采用化学气相沉积法在生长二氧化硅的过程中引入甲 基（_CH 3)，从而形成多孔的SiOCH低介电常数介质薄膜。
[0003] 虽然低介电常数材料具有上述优点，但由于半导体器件制备工艺对介电常数薄膜 具有破坏性限制了低介电常数材料在半导体器件中的应用。例如，等离子工艺会破坏低介 电常数介质薄膜，使得低介电常数介质薄膜从疏水性变为亲水性，还会在薄膜中产生氟化 物。等离子工艺处理后的低介电常数介质薄膜很容易吸收大气中的湿气，导致介电常数发 生变化，即所谓的等离子诱导损害（PID)。曾有研究表明，经过等离子刻蚀前后低介电常数 介质薄膜的介电常数可由原先的2. 59升高到2. 91。另外，经过化学机械抛光工艺过程后， 多孔低介电常数介质薄膜也很容易吸收大气中的湿气，导致介电常数发生变化。
[0004] 为了解决上述问题，目前主要采取两种方法：一是优化刻蚀、沉积等工艺，减少工 艺过程对低介电常数介质薄膜的破坏；二是提高低介电常数介质薄膜的微结构稳定性，降 低薄膜中的热应力等。但是，上述方法均未能取得明显效果，进而限制了低介电常数介质薄 膜在集成电路中的应用。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有低介电常数介质薄膜在半导体加工工艺中遭到破坏的问题，本申请 提供了一种低介电常数介质薄膜的处理方法，以解决现有半导体工艺中等离子体刻蚀、湿 法刻蚀、抛光等工艺步骤对低介电常数介质薄膜的破坏。
[0006] 本申请提供的低介电常数介质薄膜的处理方法，是利用非质子溶剂来处理介电常 数为K1的低介电常数介质薄膜，处理后的低介电常数介质薄膜介电常数变更为K2，且K2小 于K1。优选地，K2的数值是K1数值的70-90%。
[0007] 优选地，本申请所采用的非质子溶剂选自二甲基亚砜、二甲基甲酮、四氢呋喃、二 甲醚、二甲基二硫醚和二甲基吡啶中的一种或多种。
[0008] 在本申请提供的一种【具体实施方式】中，上述用非质子溶剂处理低介电常数介质薄 膜的方法包括：在常温常压下将具有所述低介电常数介质薄膜的半导体器件浸泡到非质子 溶剂中。优选地，在完成浸泡后，将半导体器件从非质子溶剂中取出并干该低介电常数介质 薄膜。
[0009] 在本申请提供的另一种【具体实施方式】中，用非质子溶剂处理低介电常数介质薄膜 的方法包括：将具有所述低介电常数介质薄膜的半导体器件浸泡到超临界状态下的非质子 溶剂中。
[0010] 优选地，上述将具有低介电常数介质薄膜的半导体器件浸泡到超临界状态下的非 质子溶剂包括：将具有低介电常数介质薄膜的半导体器件放入超临界干燥釜中；将非质子 溶剂加入超临界干燥釜中；以及在预定压力和预定温度下，非质子溶剂成为超临界流体并 与低介电常数介质薄膜充分反应。优选地，上述预定压力范围为10_300Mpa，预定温度范围 为 50-200 °C。
[0011] 进一步地，在低介电常数介质薄膜与超临界状态的非质子溶剂充分反应后，包括 如下步骤：放掉干燥釜中的气体，待干燥釜中的温度自然冷却到室温时，打开干燥釜，取出 处理后的半导体器件；以及干燥上述低介电常数介质薄膜。
[0012] 本申请所处理的低介电常数介质薄膜可以包括所有由低介电材料形成的薄膜，且 该薄膜的介电常数在半导体加工工艺实施后显著升高；优选为多孔低介电常数介质薄膜。
[0013] 本申请的另一目的在于提供一种半导体互连结构的制作方法，除了常规的制作 方法之外，进一步包括采用上述低介电常数介质薄膜处理方法来处理低介电常数层的步 骤。本申请提供的制备半导体互连结构的方法包括：步骤S101，在半导体器件层上依次形 成扩散阻挡层、低介电常数层、低介电常数硬掩膜层、硬掩膜层、TiN层以及氧化物层；步骤 5102, 以图案化的光刻胶层为掩膜依次蚀刻氧化物层和TiN层，直至暴露出硬掩膜层；步骤 5103, 去除图案化的光刻胶层后，以氧化物层和TiN层为掩膜依次蚀刻硬掩膜层、低介电常 数硬掩膜层和低介电常数层，在低介电常数层中形成连接孔；步骤S104,采用上述低介电 常数介质薄膜的处理方法对低介电常数层进行处理；步骤S105,去除氧化物层、TiN层、硬 掩膜层以及低介电常数硬掩膜层；步骤S106,在连接孔中沉积铜，形成半导体互连结构。
[0014] 本申请提供的低介电常数介质薄膜处理方法，利用非质子溶剂将低介电常数介质 薄膜中的水分吸附出来，并且还会与薄膜中的氟化物发生热解反应，溶解低介电常数介质 薄膜中的氟化物，从而降低了低介电常数介质薄膜的介电常数。该处理方法简单易行，对半 导体器件无损伤，逆转了现有制备工艺对低介电常数介质薄膜的破坏性，适于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实 施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0016] 图1示出了本申请一种【具体实施方式】所涉及的低介电常数介质薄膜处理方法的 流程示意图；
[0017] 图2示出了本申请另一种【具体实施方式】所涉及的低介电常数介质薄膜处理方法 的流程示意图；
[0018] 图3示出了本申请另一种【具体实施方式】所涉及的低介电常数介质薄膜处理方法 的流程示意图；
[0019] 图4示出了本申请提供的一种半导体互连结构制作方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图对本申请的实施例进行详细说明，但是本申请可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。
[0021] 术语解释：
[0022] 非质子溶剂：不能给出质子H+的溶剂；
[0023] 超临界流体：当物质所处的温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该物质 由气相转化为液相，此时的温度成为临界温度Tc ;在临界温度下，气体能被液化的最低压 力称为临界压力Pc ;而温度和压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体；
[0024] 超临界干燥：通过加温、加压，使液体的温度和压力超过其液相的临界点，在高压 下排气，除去液相的工艺；
[0025] 疏水性：疏水性指的是一个分子(疏水物）与水相互排斥的物理性质；
[0026] 接触角：是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液 交界线之间的夹角，是润湿程度的量度；
[0027] 介电常数：又称电容率或相对电容率，是指在同一电容器中用同一物质为电介质 和真空室的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力，相对介电常数越小 绝缘性愈好。
[0028] 由【背景技术】可知，现有低介电常数介质薄膜处理方法均未能解决PID效应，本发 明的发明人针对上述问题进行研究，创造性地利用非质子溶剂处理低介电常数介质薄膜， 不但能将低介电常数介质薄膜中的水分吸附出来，并且还会与低介电常数介质薄膜中的氟 化物发生热解反应，溶解低介电常数介质薄膜中的氟化物，将氟化物从低介电常数介质薄 膜中去除。因为除去了低介电常数介质薄膜中的水分和氟化物，降低了低介电常数介质薄 膜的介电常数，从而逆转了半导体制作工艺对低介电常数介质薄膜造成的破坏。
[0029] 下面将结合附图具体说明本申请所提供的低介电常数介质薄膜处理方法。
[0030] 图1示出了本申请一种【具体实施方式】所涉及的低介电常数介质薄膜处理方法的 流程示意图；该处理方法包括：将沉积有低介电常数介质薄膜并且经过等离子或湿法工艺 处理的半导体器件浸泡到非质子溶剂中，例如，5至30分钟后将半导体器件取出；将上述半 导体器件在常温常压下干燥，经过检测，所得半导体器件的介电常数有所降低，逆转了工艺 所造成的部分损害。
[0031] 本申请所采用的非质子溶剂是指不能提供H+的溶剂，上述溶剂容易与水分子中的 羟基形成共价键，从而将水分子从低介电常数介质薄膜中吸附出来；另外，非质子溶剂能与 低介电常数介质薄膜中的氟化物发生热解反应，溶解低介电常数介质薄膜中的氟化物。优 选地，非质子溶剂可选自包括二甲基亚砜、二甲基甲酮、四氢呋喃、二甲醚、二甲基二硫醚、 二甲基吡啶，上述非质子溶剂吸附水分和溶解氟化物的能力比较强，处理效果较好。
[0032] 更优选地，所采用的非质子溶剂为二甲基亚砜（DMSO)。DMS0是一种重要的非质子 溶剂，具有高极性、高沸点、热稳定性好、与水混溶的特性，可以与水以任意比例混合，除石 油醚外，可溶解一般有机溶剂。它有强烈吸湿性，在20°C，相对湿度为60%时，可以从空气中 吸收相当于自身重量70%的水分。在本实施例中，DMS0会与低介电常数介质薄膜中的水分 形成共价键，生成〇"*S. . . 0…Η键，并放出热量。另外，DMS0还会与薄膜中的氟化物发生热 解反应，从而溶解掉薄膜中的氟化物。
[0033] 经过上述常温常压状态下的处理后，低介电常数介质薄膜的Κ值由原先的Κ1下降 到K2。优选地，K2是K1的70-90%，更优选地，K2是K1的75-85%。K1值的大小主要与低介 电常数介质薄膜中所吸附的水分子含量以及氟化物含量有关，并不是一个固定数值。在本 申请提供的具体实施例中，上述Κ1值在2. 91至3. 15的范围内。
[0034] 图2示出了本申请另一种【具体实施方式】所涉及的低介电常数介质薄膜处理方法 的流程示意图；如图2所示，低介电常数介质薄膜的处理方法包括：将具有低介电常数介质 薄膜的半导体器件浸泡到超临界状态下的非质子溶剂中。
[0035] 与图1所示实施方式所不同的是，该【具体实施方式】是在溶剂的超临界状态下进行 的。超临界流体兼具液体和气体的双重性质和优点：它的密度比一般气体大两个数量级， 与液体相近，因此具有与液体溶剂相近的溶解能力；它的粘度比液体小，扩散速度比液体快 (约两个数量级)，所以有良好的流动性和传递性能。超临界流体具有极强的萃取能力，能够 将薄膜中的水分有效的分离提取出来。另外，超临界流体还具有非常强的极性，可以溶解 薄膜中的氟化物，从而可高效率地降低低介电常数介质薄膜的介电常数。经过上述超临界 状态下的处理后，低介电常数介质薄膜的Κ值由原先的Κ1下降到Κ2。优选地，Κ2是Κ1的 70-90%，更优选地，Κ2是Κ1的75-85%，更优选地，Κ2是Κ1的75-80%。
[0036] 图3示出了图2所示实施方式的一个具体实施例的流程示意图；将具有低介电常 数介质薄膜的半导体器件浸泡到超临界状态下的非质子溶剂的具体步骤包括：将具有低介 电常数介质薄膜的半导体器件放入超临界干燥釜中；将非质子溶剂加入超临界干燥釜中； 以及在预定压力和预定温度下，非质子溶剂成为超临界流体并与低介电常数介质薄膜充分 反应。这里所指的预定压力和预定温度是指能够使非质子溶剂在上述条件下成为超临界 流体的压力和温度，优选地，上述预定压力范围为10_300Mpa，预定温度范围为50-200°C。 例如具体压力可以是 l〇Mpa、20Mpa、30Mpa、40Mpa、50Mpa、80Mpa、lOOMpa、120Mpa、150Mpa、 200Mpa、220Mpa、250Mpa、300Mpa ;例如具体温度可以是 50 °C、60 °C、75 °C、90 °C、100 °C、 120°C、130°C、150°C、160°C、180°C、200°C。
[0037] 进一步地，在低介电常数介质薄膜与超临界状态的非质子溶剂充分反应后，进一 步包括如下步骤：排除超临界干燥釜中的气体，待超临界干燥釜中的温度自然冷却到室温 时，打开超临界干燥釜，取出处理后的半导体器件；以及干燥上述低介电常数介质薄膜。干 燥的方法可以是常温常压下自然风干，也可以采用例如吹风机、加热等常规干燥方法对低 介电常数介质薄膜进行干燥。
[0038] 本申请所处理的低介电常数介质薄膜可以包括所有由低介电材料形成的薄膜，且 该薄膜的介电常数在半导体加工工艺中遭到了破坏。可处理的低介电常数介质薄膜可以是 SSQ基薄膜、SiO基薄膜、有机聚合物薄膜等，优选是多孔低介电常数介质薄膜。因为多孔低 介电常数介质薄膜的空隙密度较高，溶剂可以空隙中的水分子充分接触，处理效果较好。
[0039] 图4示出了本申请提供的一种半导体互连结构制作方法的流程示意图将上述低 介电常数介质薄膜处理方法应用到现有半导体互连结构的制作方法中，得到了本申请所提 供的半导体互连结构制作方法。本申请所提供的制备半导体互连结构的方法包括：步骤 S101，在半导体器件层上依次形成扩散阻挡层、低介电常数层、低介电常数硬掩膜层、硬掩 膜层、TiN层以及氧化物层；步骤S102,以图案化的光刻胶层为掩膜依次蚀刻氧化物层和 TiN层，直至暴露出硬掩膜层；步骤S103,去除图案化的光刻胶层后，以氧化物层和TiN层为 掩膜依次蚀刻硬掩膜层、低介电常数硬掩膜层和低介电常数层，在低介电常数层中形成连 接孔；步骤S104,采用上述低介电常数介质薄膜的处理方法对低介电常数层进行处理；步 骤S105,去除氧化物层、TiN层、硬掩膜层以及低介电常数硬掩膜层；步骤S106,在连接孔中 沉积铜，形成半导体互连结构。
[0040] 具体而言，半导体互连结构的制作方法可以包括以下步骤：
[0041] 步骤S101，在半导体器件层上依次形成扩散阻挡层、低介电常数层、低介电常数硬 掩膜层、硬掩膜层、TiN层以及氧化物层，具体可以包括：
[0042] 步骤S1011，在半导体器件层上形成阻挡金属介电质层，阻挡金属介电质层为一绝 缘层，用于将铜互连层与半导体器件层形成电隔离。阻挡金属介电质层的材料是氮掺杂碳 化物，厚度范围为40nm至50nm，可以采用半导体制造领域形成电介质层常见的化学气相沉 积或物理气相沉积的方法形成。
[0043] 步骤S1012,在上述阻挡金属介电质层上沉积扩散阻挡层。所述扩散阻挡层能够阻 挡在其上形成的铜互连层中的金属向阻挡金属介电质层扩散，并能改善铜互连层的表面平 整度。作为一个实施例，上述扩散阻挡层为氮化钛或氮化钽，可以通过等离子体化学气相沉 积的方法实现。上述扩散阻挡层的介电常数可以5. 2,厚度为100埃至300埃。
[0044] 步骤S1013,在扩散阻挡层上形成低介电常数层，上述低介电常数层可以是掺碳的 二氧化娃，可以为应用材料（Applied Materials)公司商标为黑钻石（Black Diamond)的 氧化娃（Si02)、Novellus公司的Coral或ASM International公司的Aurora。在具体的实 施例中，上述低介电常数层可为黑钻石，厚度范围为1000埃至3000埃，可通过有机分子束 沉积的方法沉积，其具体的沉积方法作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细说明。
[0045] 步骤S1014,在低介电常数层上依次形成低介电常数硬掩膜层、硬掩膜层、TiN层 以及氧化物层，低介电常数硬掩膜层为致密的低介电常数薄膜，可以为氧化硅等，其形成方 法可以采用现有技术中的化学气相沉积或物理气相沉积等方法形成，在此不再赘述。硬掩 膜层可以为氮化硅等，其形成方法可以采用现有技术中的化学气相沉积或物理气相沉积等 方法形成，在此不再赘述。
[0046] 步骤S102,以图案化的光刻胶层为掩膜蚀刻TiN层和氧化物层直至露出硬掩膜 层，并用灰化法除去光刻胶层。此蚀刻采用干法蚀刻进行。在本申请一实施方式中，可以采 用如下条件进行刻蚀：刻蚀气体为HBr/0 2, Cl2/02或者S02/02，或者其他适合的气体。干法 刻蚀中的气体压力可以为lmT至1000mT，功率为500W至3000W，偏电压为100V至500V，总 的气流速度为lOsccm至lOOOsccm。
[0047] 步骤S103,以氧化物层和TiN层为掩膜依次蚀刻硬掩膜层、低介电常数硬掩膜层 和低介电常数层，在低介电常数层中形成连接孔，具体可以包括：
[0048] 步骤S1031，以氧化物层和TiN层为掩膜湿法蚀刻硬掩膜层形成硬掩膜层开口，当 然，在此蚀刻的过程中氧化物层通常也会同时被蚀刻去除。在进行湿法蚀刻硬掩膜层时，采 用的蚀刻液可以是本领域通常用的磷酸或氢氟酸溶液，优选地，根据本申请的实施方式，采 用的是含氢氟酸的蚀刻液。
[0049] 步骤S1032,沿硬掩膜层开口蚀刻低介电常数硬掩膜层和低介电常数层，以形成 连接孔。该连接孔的形成可以直接通过常规的干法蚀刻的方法形成，蚀刻的条件可以为刻 蚀气体为HBr/0 2, Cl2/02或者S02/02，或者其他适合的气体。干法刻蚀中的气体压力可以为 lmT至1000mT，功率为500W至3000W，偏电压为100V至500V，总的气流速度为lOsccm至 1000sccm〇
[0050] 步骤S104,采用上述低介电常数介质薄膜的处理方法对低介电常数层进行处理； 具体处理方法如图1、图2或图3及上文所述，在此不再赘述。
[0051] 步骤S105,去除氧化物层、TiN层、硬掩膜层以及低介电常数硬掩膜层。去除氧化 物层、TiN层、硬掩膜层以及低介电常数硬掩膜层的方法可以是干法刻蚀，湿法刻蚀、化学机 械抛光处理等常规处理方式。
[0052] 步骤S106,将铜沉积到连接孔中，沉积铜的方法可采用常规的气相沉积方法，因为 该工艺方法为现有技术，具体工艺步骤在此不再赘述，通过上述步骤即可得到一种半导体 互连结构。
[0053] 除了上述步骤之外，本申请还可以包括任何现有互连结构形成工艺的其他步骤， 例如，在互连结构中可进一步沉积NDC (氮掺杂的碳化硅)层，在沉积NDC (氮掺杂的碳化硅） 层之前进一步实施nh3预处理等。
[0054] 下面将以半导体互连结构中的低介电常数介质薄膜的处理过程为例，进一步阐述 本申请提供的低介电常数介质薄膜的处理方法。但需要澄清的是，此处仅以半导体互连结 构的处理过程为例，并不表示本申请所提供的低介电常数介质薄膜的处理方法仅用于半导 体互连结构的处理。
[0055] 实施例1
[0056] 在半导体器件层上沉积扩散阻挡层，在扩散阻挡层上利用化学气相沉积法生长二 氧化硅，但，同时引入一CH 3，从而形成介电常数K1为2. 59的多孔低介电常数介质薄膜。依 次在上述多孔低介电常数介质薄膜上沉积低介电常数硬掩膜层、硬掩膜层、TiN层以及氧化 物层；以图案化的光刻胶层为掩膜依次蚀刻氧化物层和TiN层，直至暴露出硬掩膜层；去除 图案化的光刻胶层后，以氧化物层和TiN层为掩膜依次蚀刻硬掩膜层、低介电常数硬掩膜 层和低介电常数层，在低介电常数层中形成连接孔；对多孔低介电常数层进行非质子溶剂 处理；去除氧化物层、TiN层、硬掩膜层以及低介电常数硬掩膜层；在连接孔中沉积铜，形成 半导体互连结构。
[0057] 具体而言，上述对低介电常数层进行非质子溶剂处理具体为：
[0058] 1、测试该多孔低介电常数层的介电常数和接触角
[0059] 采用常规的测量工具，通过测量半导体器件的电容来测定低介电常数介质薄膜的 介电常数，利用交流电桥的测量步骤为：首先在测量工具的两块极板之间为真空的时候测 试电容器的电容Q。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入待测物测得电容Cx， 然后用下式计算出相对介电常数ε，具体测量数据请见表1。另外，采用外形图像分析法测 量多孔低介电薄膜的接触角，通过接触角表征薄膜疏水性的大小，其测量步骤为：利用移液 器将液态水滴到薄膜表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像，再运用数字图像处 理和计算公式将图像中的液滴的接触角计算出来，具体测量数据请见表1。
[0060] 2、对多孔低介电常数层的处理
[0061] 将具有低介电常数层的半导体器件浸泡到非质子溶剂DMS0中，20分钟后将半导 体器件取出；将上述半导体器件在常温常压下干燥。
[0062] 3、测试处理后的多孔低介电常数层的介电常数和接触角
[0063] 测试方法与上述相同，通过测量半导体器件上的多孔低介电常数层的电容来测定 多孔低介电常数介质薄膜的相对介电常数，并且采用外形图像分析法测量多孔低介电薄膜 的接触角，具体测量数据请见表1。
[0064] 实施例2
[0065] 以实施例1相同的方法制得多孔低介电常数薄膜。测定的多孔低介电常数薄膜介 电常数以及多孔低介电薄膜接触角的具体测量数据请见表1。
[0066] 将具有上述多孔低介质常数薄膜的半导体器件放在超临界干燥釜中，再将DMS0 倒入干燥釜，接着将干燥釜密闭。然后向干燥釜中通入氮气后，启动加热程序，直到干燥釜 内的温度达到180摄氏度，压力为1个大气压下；维持温度和压力不变（30min)，使得DMS0 达到超临界流体状态。缓慢泄掉干燥釜中的气体，待干燥釜中的温度自然冷却到室温时，即 可打开干燥釜，取出处理后的半导体器件。测得处理后的多孔低介电薄膜介电常数，并且采 用外形图像分析法测量多孔低介电薄膜的接触角，具体测量数据请见表1。
[0067] 实施例3
[0068] 以实施例1相同的方法制得多孔低介电常数薄膜。测得的多孔低介电薄膜介电常 数以及多孔低介电薄膜接触角的具体测量数据请见表1。
[0069] 二甲基甲酮和二甲基吡啶以体积比为1:1形成混合溶液，以该混合溶液为非质子 溶剂，在常温常压下将低介电常数介质薄膜浸泡到该混合溶液中，10分钟后去除该薄膜并 干燥。测量低介电常数介质薄膜在浸泡前后的介电常数和接触角，具体测量数据请见表1。 具体工艺步骤和测量方法同实施例1。
[0070] 实施例4
[0071] 以四氢呋喃为非质子溶剂，在超临界条件下将低介电常数介质薄膜浸泡到四氢呋 喃溶剂中，直至所述低介电常数介质薄膜中的水分被去除。测量低介电常数介质薄膜在浸 泡到四氢呋喃前后的介电常数和接触角，具体测量数据请见表1。具体工艺步骤和测量方法 同实施例2。
[0072] 表 1
[0073]
【权利要求】
1. 一种低介电常数介质薄膜的处理方法，其特征在于，用非质子溶剂处理介电常数为 K1的低介电常数介质薄膜，处理后所述低介电常数介质薄膜的介电常数为K2,所述K2小于 K1。
2. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述K2为所述K1的70-90%。
3. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述非质子溶剂选自二甲基亚砜、二 甲基甲酮、四氢呋喃、二甲醚、二甲基二硫醚和二甲基吡啶中的一种或多种。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述用非质子溶剂处理 低介电常数介质薄膜的方法包括：在常温常压下将具有所述低介电常数介质薄膜的半导体 器件浸泡到非质子溶剂中。
5. 根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述方法进一步包括将所述半导体 器件从非质子溶剂中取出，干燥所述低介电常数介质薄膜的步骤。
6. 根据权利要求1至3中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述用非质子溶剂处理 低介电常数介质薄膜的方法包括：将具有所述低介电常数介质薄膜的半导体器件浸泡到超 临界状态下的非质子溶剂中。
7. 根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述用非质子溶剂处理低介电常数 介质薄膜的方法包括： 将具有所述低介电常数介质薄膜的半导体器件放入超临界干燥釜中； 将所述非质子溶剂加入所述超临界干燥釜中；以及 在预定压力和预定温度下，所述非质子溶剂成为超临界流体并与所述低介电常数介质 薄膜充分反应。
8. 根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，所述预定压力范围为10至300Mpa， 预定温度范围为50至200°C。
9. 根据权利要求7所述的处理方法，其特征在于，当所述非质子溶剂与所述低介电常 数介质薄膜充分反应后，包括如下步骤： 排放所述超临界干燥釜中的气体，待所述超临界干燥釜中的温度自然冷却到室温； 打开所述超临界干燥釜，取出处理后的半导体器件；以及 干燥所述低介电常数介质薄膜。
10. 根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述低介电常数介质薄膜是多孔低 介电常数介质薄膜。
11. 一种半导体互连结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括： 步骤S101，在半导体器件层上形成扩散阻挡层、低介电常数层、低介电常数硬掩膜层、 硬掩膜层、TiN层以及氧化物层； 步骤S102,以图案化的光刻胶层为掩膜依次蚀刻氧化物层和TiN层，直至暴露出硬掩 膜层； 步骤S103,去除图案化的光刻胶层后，以氧化物层和TiN层为掩膜依次蚀刻硬掩膜层、 低介电常数硬掩膜层和低介电常数层，在所述低介电常数层形成连接孔； 步骤S104,采用权利要求1至10中任一项所述的低介电常数介质薄膜的处理方法对所 述低介电常数层进行处理； 步骤S105,去除所述氧化物层、TiN层、硬掩膜层以及低介电常数硬掩膜层；以及 步骤S106,在所述连接孔中沉积铜，形成所述半导体互连结构。
【文档编号】H01L21/768GK104282621SQ201310287657
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2013年7月9日
【发明者】周鸣 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司