互连结构及其制作方法_2

文档序号:9868217阅读:来源:国知局
化硅层3发生以下反应:
[0046]Si02+HF — SiF4+H20
[0047]二氧化硅材料很容易与含氟刻蚀剂反应,也就是说二氧化硅被含氟刻蚀剂刻蚀的速率非常快,进而导致形成的通孔5中,二氧化硅的刻蚀速率高于周围的层间介质层材料的刻蚀速率,进而导致形成的通孔5的侧壁二氧化硅层2的位置处形成缺口(undercut),所述缺口可以参考图2中虚线框1,以及图3中虚线框6中所示);所述缺口会导致通孔5的侧壁不平整,这会影响后续在通孔5中形成插塞或者难以良好的填充所述通孔5,甚至还可能导致插塞或互连线之间发生短路。
[0048]此外,在二氧化硅层3产生缺口时,刻蚀剂还会通过上述缺口进入二氧化硅层3与掩模4之间,进而对掩模4造成影响,掩模4也会被刻蚀剂去除一部分,导致所述缺口进一步增大。
[0049]为此,本发明提供一种互连结构的制作方法,包括以下步骤:
[0050]提供衬底;在所述衬底上形成层间介质层;对所述层间介质层的表面进行第一等离子体处理;在第一等离子体处理的步骤之后,刻蚀所述层间介质层以在所述层间介质层中形成通孔。
[0051]通过上述步骤,可以去除或者部分去除可能存在于所述层间介质层表面的二氧化硅层,这样在刻蚀所述层间介质层时,在所述层间介质层中形成的通孔的侧壁处也基本不会有二氧化硅,这样可以减少受到刻蚀层间介质层形成通孔的刻蚀剂的影响,进而尽量保证形成的通孔的侧壁不产生缺口,进而增加了后续在通孔内形成导电插塞的质量,进而提高了互连结构的质量。
[0052]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0053]图4至图10是本发明互连结构的制作方法一实施例中各个步骤的结构示意图。
[0054]首先参考图4,提供衬底100 (衬底100仅在图4中示出)。所述衬底100已经通过前段工艺形成了源漏区、栅极等部件,在这些源漏区、栅极等部件上可能还形成有一层介质层。
[0055]在本实施例中,在所述介质层表面还形成有一层掺氮的碳化娃(nitrogen-dopedsilicon carbide, NDC)材料的扩散阻挡层101。
[0056]但是这仅仅是本发明的一个实施例,形成衬底100为本领域常用技术手段,本发明对此不作赘述,也不作任何限定。
[0057]结合参考图5,在所述衬底100上(在本实施例中具体为在扩散阻挡层101上)形成层间介质层110,在后续的步骤中将在所述层间介质层110中形成通孔。所述通孔用于形成互连结构的插塞。
[0058]在本实施例中,为了减少形成的导电插塞或者互连线之间的寄生电容,可以形成具有疏松多孔结构的层间介质层110,这种结构的层间介质层110 —般为低k或者超低k材料,有利于降低互连结构的介电常数,进而降低所述寄生电容并减少互连结构中的RC延迟。
[0059]在本实施例中,可以形成具有疏松多孔结构的S1CH(含碳氧化硅)材料的层间介质层110。
[0060]具体来说,本实施例可以采用以下方式形成所述疏松多孔结构的层间介质层110:
[0061]将致孔材料与致孔剂一同沉积于所述衬底100上,以形成一材料层50 ;
[0062]采用紫外光(UV)照射所述材料层50,使致孔剂与致孔材料反应以形成液体或者气体排出所述材料层50,进而使原本占据所述材料层50 —定空间的致孔剂基本排出所述材料层50,剩余的反应物便形成所述层间介质层110。
[0063]由于形成的层间介质层110为S1CH材料,在本实施例中,可以采用砷作为致孔材料,并采用包含碳、氧以及氢元素的致孔剂。当材料层50受到紫外光照射时,致孔材料与致孔剂发生络合反应形成水以及S1CH,水从多孔的S1CH中排出,进而在致孔剂原位置处形成多孔结构。
[0064]由于所述致孔剂一般为有机物,在受到紫外光照射与致孔材料反应时,会在所述层间介质层110的表面形成一层坚硬的二氧化娃层(S12 like layer)60。
[0065]参考图6,对所述层间介质层110的表面(在本实施例中,也就是对层间介质层110表面的二氧化硅层60)进行第一等离子体处理。第一等离子体处理可以尽量去除所述二氧化硅层60,这样在后续步骤中在层间介质层110中形成通孔时,刻蚀剂不会刻蚀到二氧化硅材料,这样形成的通孔侧壁比较平整,相对于现有技术,不会因刻蚀通孔时刻蚀到二氧化硅材料而导致通孔的侧壁产生缺口。
[0066]在本实施例中,可以采用氢离子(参考图6中的箭头22)对所述层间介质层110的表面进行第一等离子体处理,以尽量去除所述二氧化硅层60。氢离子不容易与S1CH材料的层间介质层110发生反应,进而能够尽量地减少刻蚀剂去除二氧化硅层60过程中对所述层间介质层I1的影响。
[0067]具体的,在本实施例中,可以使第一等离子体处理设备的功率在50?5000瓦的范围内,氣气的流量在100?3000标况晕升每分的范围内,第一等尚子体处理的压强在
0.001?10托的范围内。在此参数范围内有利于较为彻底的去除所述二氧化硅层60,并减少对所述二氧化硅层60下方的层间介质层110的影响。
[0068]但是上述参数仅为本实施例的一个示例,在具体操作时,上述参数应当根据实际情况进行相应的调整,因此本发明对此不作限定。
[0069]继续参考图6,在经过上述的第一等离子体处理步骤之后,二氧化硅层60被去除,同时可能会在所述层间介质层110的表面形成一层含有氣离子的材料层111,材料层111是由层间介质层110的表层经掺杂氢离子得到。但是这并不会影响本发明的实施。
[0070]参考图7,在本实施例中,在经过第一等离子体处理步骤之后,在层间介质层110中形成通孔的步骤之前,还包括以下步骤:
[0071]米用含碳气体对所述层间介质层110的表面,也就是对所述材料层111进行第二等离子体处理,使所述材料层111的碳含量增加,进而形成一含碳量高于所述层间介质层HO的富碳材料层112。需要说明的是,本发明的“富碳材料层”特指碳含量高于所述层间介质层碳含量的材料层。
[0072]由于所述材料层111是由层间介质层110的表层经掺杂氢离子得到,材料层111中可能因氢离子轰击的缘故产生一些悬挂键,本步骤采用含碳气体对材料层111进行第二等离子体处理,一方面可以使原本存在于所述材料层111中的悬挂键钝化,进而避免材料层111中的悬挂键与一些杂质结合而影响器件的电学性能。
[0073]另一方面,含碳气体对材料层111进行第二等离子体处理可以形成所述的富碳材料层112,这有利于增加所述层间介质层110表面的硬度和耐腐蚀程度。这样在后续的在所述层间介质层110中形成通孔的步骤中,层间介质层110的表层,也就是说,在所述富碳材料层112的位置更加不容易形成缺口,进一步保证了形成的通孔的形貌。
[0074]具体来说,在本实施例中可以采用包括甲烷的含碳气体进行第二等离子体处理,并且由于本实施例中的层间介质层I1的材料为S1CH,进而可以形成掺碳的氮化硅(SiCN)材料的富碳材料层112。
[0075]SiCN相对于S1CH具有更好的耐腐蚀能力,在后续的刻蚀层间介质层110以形成通孔的步骤中,不容易导致通孔的侧壁产生缺口。
[0076]具体的,在本实施例中,在采用包括甲烷的含碳气体进行第二等离子体处理的过程中,还可以以氮气作为甲烷的载气。
[0077]在本实施例中,甲烷与氮气
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