介質(zhì)層的形成方法技術(shù)

一種介質(zhì)層的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層至少分兩次沉積形成，每次沉積預(yù)定厚度；在每次沉積后均進行碳處理。本發(fā)明專利技術(shù)有效防止了超低k介質(zhì)層的k值漂移及電容的大幅變化，保證半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造工藝，特別是一種。
技術(shù)介紹
目前在半導(dǎo)體制造的后段工藝中，為了連接各個部件構(gòu)成集成電路，通常使用具有相對高導(dǎo)電率的金屬材料例如銅進行布線，也就是金屬布線。而用于金屬布線之間連接的通常為導(dǎo)電插塞。用于將半導(dǎo)體器件的有源區(qū)與其它集成電路連接起來的結(jié)構(gòu)一般為導(dǎo)電插塞。現(xiàn)有導(dǎo)電插塞通過通孔工藝或雙鑲嵌工藝形成。在現(xiàn)有形成銅布線或?qū)щ姴迦倪^程中，通過刻蝕介質(zhì)層形成溝槽或通孔，然后于溝槽或通孔中填充導(dǎo)電物質(zhì)。然而，當特征尺寸達到深亞微米以下工藝的時候，在制作銅·布線或?qū)щ姴迦麜r，為防止RC效應(yīng)，須使用超低介電常數(shù)(Ultra low k)的介電材料作為介質(zhì)層(所述超低k為介電常數(shù)小于等于2. 6)。在美國專利申請US11/556306中公開了一種采用超低k介電材料作為介質(zhì)層的技術(shù)方案。在半導(dǎo)體器件的后段制作過程中，在制作銅金屬布線過程中采用超低k介質(zhì)層的工藝如圖I至圖4所示，參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有如晶體管、電容器、導(dǎo)電插塞等結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體襯底10上形成超低k介質(zhì)層20 ;在超低k介質(zhì)層20上形成抗反射層(BARC) 30，用于光刻工藝中防止光進行下一膜層而影響膜層的性質(zhì)；在抗反射層30上涂覆光刻膠層40 ;經(jīng)過曝光顯影工藝，在光刻膠層40上定義出開口的圖案。如圖2所示，以光刻膠層40為掩膜，沿開口的圖案刻蝕超低k介質(zhì)層20至露出半導(dǎo)體襯底10，形成溝槽50。如圖3所示，去除光刻膠層和抗反射層；用濺鍍工藝在超低k介質(zhì)層20上形成銅金屬層60，且所述銅金屬層60填充滿溝槽內(nèi)。如圖4所示，采用化學(xué)機械研磨法(CMP)平坦化金屬層至露出超低k介質(zhì)層20，形成金屬布線層60a。現(xiàn)有技術(shù)在超低k介質(zhì)層中形成金屬布線或?qū)щ姴迦麜r,超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)k值會發(fā)生漂移(k值變大)，從而導(dǎo)致超低k介質(zhì)層電容值發(fā)生變化，使半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生嚴重問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的問題是提供一種，防止在制作金屬布線層或?qū)щ姴迦麜r，超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)k值發(fā)生漂移，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性問題。為解決上述問題，本專利技術(shù)實施例提供一種，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層至少分兩次沉積形成，每次沉積預(yù)定厚度；在每次沉積后均進行碳處理。可選的，所述碳處理為含碳等離子體處理。可選的，所述含碳等離子體處理采用包含CxHy的氣體，含量為400 SOOsccm。可選的，所述含碳等離子體處理的氣體還包含氦氣，含量為2000 3000SCCm。可選的，所述含碳等離子體處理采用的溫度為350°C 400°C，時間為I 2分鐘，射頻功率為800 1200W。可選的，所述預(yù)定厚度為800埃 1000埃。可選的，所述介質(zhì)層為超低k介質(zhì)層，介電常數(shù)為小于等于2. 6。可選的，所述超低k介質(zhì)層的材料為SiCOH。可選的，形成介質(zhì)層的方法為化學(xué)氣相沉積法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)技術(shù)方案具有以下優(yōu)點在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層至少分兩次沉積形成，每次沉積預(yù)定厚度；在每次沉積后均進行碳處理。在后續(xù)光刻膠層剝離和刻蝕介質(zhì)層過程中對碳含量會有消耗，由于增加了介質(zhì)層中的碳含 量，使介質(zhì)層中的碳含量保持穩(wěn)定，避免了碳含量的缺少對超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)的影響，有效防止了超低k介質(zhì)層的k值漂移及電容的大幅變化，保證半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性。進一步，分多次沉積，每次沉積800埃 1000埃后進行碳處理，使碳離子均勻分布于介質(zhì)層的多孔材料中；防止只在介質(zhì)層表面進行碳處理，使介質(zhì)層表面與介質(zhì)層內(nèi)部的碳離子分布不均勻而導(dǎo)致的后續(xù)光刻膠層剝離和刻蝕介質(zhì)層過程中對介質(zhì)層內(nèi)部的碳含量消耗過多，避免了碳含量的缺少對超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)的影響，有效防止了超低k介質(zhì)層的k值漂移及電容的大幅變化，保證半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性。附圖說明圖I至圖4為現(xiàn)有技術(shù)形成包含超低k介質(zhì)層的金屬布線的示意圖；圖5為本專利技術(shù)形成介質(zhì)層的具體實施方式流程示意圖；圖6至圖11為本專利技術(shù)形成包含超低k介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件的第一實施例示意圖；圖12至圖19為在本專利技術(shù)形成包含超低k介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件的第二實施例示意圖；圖20為現(xiàn)有技術(shù)和本專利技術(shù)工藝形成的介質(zhì)層經(jīng)過刻蝕工藝后k值的變化比較圖。具體實施例方式在深亞微米以下的工藝，在后段工藝中制作金屬布線層或?qū)щ姴鍟r，采用超低k介電材料作為介質(zhì)層過程中，專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)由于超低k介質(zhì)層是多孔材料(圖I至圖4所示)，因此在刻蝕形成通孔或溝槽，以及去除光刻膠層過程中，介質(zhì)層內(nèi)的碳離子會被刻蝕氣體或灰化氣體帶走，導(dǎo)致超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)k值發(fā)生偏移進而會導(dǎo)致超低k介質(zhì)層電容發(fā)生變化，從而導(dǎo)致超低k介質(zhì)層的絕緣效果變差，后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性問題。專利技術(shù)人針對上述技術(shù)問題，經(jīng)過對原因的分析，不斷研究發(fā)現(xiàn)在碳離子缺失會造成介質(zhì)層介電常數(shù)k值發(fā)生偏移，那么在介質(zhì)層中均勻地增加碳離子的含量可以避免了后續(xù)刻蝕工藝及光刻膠剝除工藝對超低k介質(zhì)層的介電常數(shù)的影響，有效防止了超低k介質(zhì)層的k值漂移及電容的大幅變化，保證半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性和可靠性。圖5為本專利技術(shù)形成介質(zhì)層的具體實施方式流程示意圖，如圖5所示，執(zhí)行步驟S11，提供半導(dǎo)體襯底；執(zhí)行步驟S12，在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層至少分兩次沉積形成，每次沉積預(yù)定厚度；執(zhí)行步驟S13，在每次沉積后均進行碳處理。下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的具體實施方式做詳細的說明。第一實施例圖6至圖11為本專利技術(shù)形成包含超低k介電層的半導(dǎo)體器件的第一實施例示意圖(以形成金屬布線層為例)。如圖6所示，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100上通常經(jīng)過前段工藝已形成有如晶體管、電容器、金屬布線層等結(jié)構(gòu)。由于在本實施例的制作金屬布線工藝中，需要形成的介質(zhì)層厚度為2400埃 3000埃。因此，采用本實施例的方法，先在半導(dǎo)體襯底100上用化學(xué)氣相沉積法形成第一層介質(zhì)材料200a,所述第一層介質(zhì)材料200a的厚度為800埃 1000埃。然后,對第一層介質(zhì)材料200a進行第一次碳處理300a，使碳離子滲透入第一層介質(zhì)材料200a中。 當沉積800埃 1000埃的介質(zhì)材料后進行碳處理，在此厚度下碳離子可以完全滲入整層第一層介質(zhì)材料200a中。本實施例中，所述第一次碳處理300a為含碳等離子體處理。所述含碳等離子體處理包含所體CxHy和氦氣，其中CxHy含量為400 800sccm，氦氣含量為2000 3000sccm。所述含碳等離子體處理采用的溫度為350°C 400°C，時間為I 2分鐘，射頻功率為800 1200W。如圖7所示，于經(jīng)過碳處理的第一層介質(zhì)材料200a上形成厚度為800埃 1000埃的第二層介質(zhì)材料層200b，形成所述第二層介質(zhì)材料層200b的方法為化學(xué)氣相沉積法；然后，對第二層介質(zhì)材料200b進行第二次碳處理300b，使碳離子滲透入第二層介質(zhì)材料200b中。本實施例中，所述第二次碳處理300b為含碳等離子體處理。所述含碳等離子體處理包含所體CxHy和氦氣，其中CxHy含量為400 800sccm，氦氣含量為2000 3000sccm。所述含碳等離子體處理采用的溫度為350°C 400°C，時間為I 2分鐘，射頻功率為800 1200W。如圖8所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種介質(zhì)層的形成方法，其特征在于，包括步驟：提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層至少分兩次沉積形成，每次沉積預(yù)定厚度；在每次沉積后均進行碳處理。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧浩，張彬，
申請(專利權(quán))人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：