[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为铜。在所述基底100上形成第一介质层102，其形成的方法为等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，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。

在所述沟槽112和连接孔110a中填充导线材料之前，一般需要用Ar或其它惰性气体等离子体去除所述连接孔110a底部的金属导线层表面的氧化物，以降低接触电阻，然后沉积阻挡层材料例如TaN和Ta阻挡后续沉积的铜向第二介质层104中的扩散，最后填充铜金属于所述阻挡层之上，并填满整个连接孔110a和沟槽112。上述去除连接孔110a底部的金属导线层表面的氧化层的步骤虽然是在呈电中性的等离子体环境中进行的，然而等离子体在局部环境中仍然有正电荷或负电荷聚集的区域，所述聚集的正电荷或负电荷在去除所述氧化层过程中会耦合在所述金属导线层中形成电流，所述电流沿着下层的金属导线至栅极，会导致栅极底部的栅氧被击穿。

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的制造方法中在下层金属导线层中形成耦合电流的问题。

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：提供一具有金属导线层的半导体基底；在所述半导体基底上形成介质层，并在所述介质层中形成开口，所述开口底部露出所述金属导线层表面；在所述开口底部和侧壁沉积第一金属层；去除所述开口底部的第一金属层和所述开口底部的金属导线层表面的氧化物；在所述开口底部和侧壁沉积第二金属层；在所述第二金属层上沉积第三金属层。

所述介质层为氧化硅、氮化硅、碳化硅、磷硅玻璃、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃、氟硅玻璃、黑钻石中的一种或其组合。

在所述介质层中形成开口的步骤如下：在所述介质层上旋涂光刻胶层，并图形化形成开口图案；通过刻蚀将所述开口图案转移倒所述介质层中，形成开口；去除所述光刻胶层。

所述第一金属层和第二金属层为钽、氮化钽中的一种或组合。

所述第一金属层和第二金属层的沉积方法为物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积、电化学沉积中的一种。

去除所述开口底部的第一金属层和所述开口底部的金属导线层表面的氧化物的方法为干法等离子体刻蚀。

在所述第二金属层上沉积第三金属层的方法为电镀、化学气相沉积中的一种。

所述第三金属层为铜。

本发明还提高一种镶嵌结构的制造方法，包括：提供一具有金属导线层的半导体基底，在所述半导体基底上有形成介质层，并在所述介质层中形成有底部露出所述金属导线层表面的开口；在所述开口底部和侧壁沉积第一金属层；去除所述开口底部的第一金属层和所述开口底部的金属导线层表面的氧化物；在所述开口底部和侧壁沉积第二金属层；在所述第二金属层上沉积第三金属层。

所述等离子体为氩气等离子体。