[发明专利]镶嵌结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种镶嵌结构的制造方法。

背景技术

随着半导体工艺线宽的日益减小，业界选用铜代替铝作为后段的互连材料，相应的选用低介电常数材料作为绝缘材料，由于铜难以刻蚀且极易扩散，业界引入镶嵌工艺，克服难以刻蚀的缺点，并引入阻挡层阻挡铜在低介电常数材料中的扩散。专利申请号为02106882.8的中国专利公开了一种镶嵌工艺，图1至图4为所述公开的镶嵌工艺的制造方法剖面示意图。

如图1所示，提供一具有金属导线层的基底100，所述金属导线层材质可以是铜。在所述基底100上形成第一介质层102，所述第一介质层102用于覆盖基底100中的金属导线层的铜表面，以避免所述铜表面曝露于空气中或其它腐蚀性化学制程中，其形成的方法为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，其厚度为30至100nm。

在所述第一介质层102上形成第二介质层104，所述第二介质层104为低介电常数材料。在所述第二介质层104上形成一抗反射层106，所述抗反射层106可以是有机或无机材料。在所述抗反射层106上形成一光刻胶层108，通过曝光显影形成连接孔开口图案110。

如图2所示，以所述光刻胶层108为罩幕，通过刻蚀将所述连接孔开口图案110转移到所述第二介质层104中形成连接孔110a，所述连接孔110a底部露出所述第一介质层102表面。

如图3所示，通过灰化和湿法清洗去除所述光刻胶层108和抗反射层106。

在所述连接孔110a中和第二介质层104上旋涂光刻胶并形成沟槽图案，然后通过刻蚀将所述沟槽图案转移到所述第二介质层104中，形成如图4所示的沟槽112。如图5所示，通过刻蚀移除所述连接孔110a底部的第一介质层102。并去除所述形成有沟槽图案的光刻胶。

在所述沟槽112和连接孔110a中填充导电材料例如铜即形成铜镶嵌结构。

上述镶嵌结构的制造工艺中，包含有两步去除光刻胶的步骤，即在形成所述连接孔110a后和形成所述沟槽112后。去除光刻胶的方法为灰化和湿法清洗，其主要步骤为：首先对所述半导体基底表面的光刻胶进行第一步等离子体灰化，等离子体气体为氧气，并添加辅助气体氩气，其中氧气流量为200sccm，氩气的流量为500sccm，产生所述等离子体的射频源功率为300w，环境压力为20mT，等离子体灰化的时间为10s；接着对所述半导体基底表面的光刻胶进行第二步等离子体灰化，本步骤中等离子体气体为氧气，流量为400sccm，射频源功率为300w，环境压力为15mT，时间为20s；然后，用浓硫酸和双氧水的混合溶液进行湿法清洗，以去除光刻胶的残渣。

在铜作为互连金属的镶嵌结构中，介质层为低介电常数的材料，其硬度相对较小，在用上述方法去处光刻胶过程中，等离子体的离子轰击会对金属间介质层造成损伤，从而造成所述金属间介质层的击穿电压降低，器件的稳定性下降。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种镶嵌结构的制造方法，以解决现有镶嵌结构制造工艺中在去除光刻胶时造成介质层损伤的问题。

为达到上述目的，本发明提供的一种镶嵌结构的制造方法，包括：提供一半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层；在所述介质层上旋涂光刻胶层，并图形化形成开口图案；刻蚀所述开口图案底部的介质层，在所述介质层中形成开口；通过氧气等离子体灰化去除所述光刻胶层。

产生所述氧气等离子体的氧气的流量为400至800sccm。

产生所述氧气等离子体的射频源功率为200至400W，偏置功率为300至500W。

所述氧气等离子体环境的压力为10至30mT。

所述氧气等离子体灰化的时间为10至30s。

该方法还包括用氢氟酸、氨水和极性有机溶剂的混合溶液进行湿法清洗的步骤。

所述介质层为氟硅玻璃、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、黑钻石中的一种或其组合。

该方法进一步包括：在旋涂光刻胶之前在所述介质层上形成抗反射层。

该方法进一步包括：在所述开口中填充金属材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：