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      半導(dǎo)體器件的形成方法

      文檔序號:8923861閱讀:526來源:國知局
      半導(dǎo)體器件的形成方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展,集成電路的特征尺寸也不斷減小,集成電路的集 成度不斷增加。如超大集成電路(VeryLargeScaleIntegration,化SI)要求在幾毫米面 積的娃片上集成上萬至百萬元器件。
      [0003]為了提高集成電路的集成度,現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件包括多層介質(zhì)層結(jié)構(gòu),半導(dǎo)體器 件的各元器件分布于各層介質(zhì)層內(nèi),各介質(zhì)層內(nèi)的元器件通過各介質(zhì)層內(nèi)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)連 接。但導(dǎo)電結(jié)構(gòu)間的寄生電容和寄生電阻會引起的電阻電容延遲(ResistiveCapacitive Delay,簡稱RCDelay)。為了降低所述電阻電容延遲效應(yīng),現(xiàn)有技術(shù)在介質(zhì)層多采用超低K 介質(zhì)(簡稱ULK)材料進行電隔離,所述ULK材料能夠降低導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間的寄生電容,從而降 低電阻電容延遲。
      [0004] 基于現(xiàn)有的ULK材料多為多孔結(jié)構(gòu),為了避免在形成硬掩模層工藝中受到氧氣等 離子氣體損傷,現(xiàn)有工藝中采用旋涂的方法在ULK層上形成0MCTS(八甲基環(huán)氧娃焼)層, 并在0MCTS層上依此形成TE0S層和TiN層W作為硬掩模層。
      [0005] 圖1為現(xiàn)有在低K介質(zhì)層內(nèi)形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖,形成過程包括:
      [0006]先在半導(dǎo)體襯底10上形成ULK材料層11,之后在ULK材料層11上形成0MCTS層 12,在0MCTS層12上依次形成TE0S層13和TiN層14 ;之后在TiN層14上涂覆光刻膠層 (圖中未顯示),經(jīng)曝光顯影工藝在光刻膠層內(nèi)形成圖案后,W光刻膠圖案為掩??涛gTiN層 14、TE0S層13和0MCTS層12W形成硬掩模圖案,并W硬掩模圖案為掩??涛gULK材料層 11,在ULK材料層11內(nèi)形成通孔16,之后在通孔16內(nèi)填充金屬材料W形成金屬插塞。
      [0007] 其中,光刻膠層的材料多為有機物,其與0MCTS層刻蝕比相近,所述TiN層用W隔 絕0MCTS層直接和光刻膠層,避免后續(xù)光刻膠層去除工藝中造成0MCTS層損失,而所述TE0S 層可提高TiN層和0MCTS層的結(jié)合強度。
      [0008] 然而,參考圖2所示,采用現(xiàn)有的上述工藝后,在所述ULK層內(nèi)形成通孔,并填充金 屬材料形成金屬插塞上端較窄,形態(tài)較差,進而會影響金屬插塞的性能。
      [0009] 為此,如何提高金屬插塞的結(jié)構(gòu)形態(tài)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0010] 本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法,在避免介電層受到損傷的 同時,優(yōu)化后續(xù)在介電層內(nèi)形成的開孔中形成的金屬插塞的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
      [0011] 為解決上述問題,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法,包括:
      [0012] 提供半導(dǎo)體襯底;
      [0013] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成介電層;
      [0014] 在所述介電層上形成第一硬掩模層,所述第一硬掩模層的材料為慘碳的氧化娃;
      [0015] 在所述第一硬掩模層上形成第二硬掩模層,所述第二硬掩模層的材料為慘碳和氣 的氧化娃;
      [0016] 刻蝕所述第二硬掩模層和第一硬掩模層,形成硬掩模圖案;
      [0017] 沿所述硬掩模圖案刻蝕所述介電層,在所述介電層內(nèi)形成開孔;
      [0018] 采用清洗溶液清洗所述開孔,所述清洗溶液清洗所述第二硬掩模層的速率大于清 洗第一硬掩模層的速率。
      [0019] 可選地,所述清洗溶液為氨氣酸溶液。
      [0020] 可選地,在所述氨氣酸溶液中,水和氨氣酸的體積比為300:1~1000:1。
      [0021] 可選地,所述清洗溶液清洗所述第一硬掩模層的速率與清洗第二硬掩模層的速率 的比為1:2至1:3。
      [0022] 可選地,所述第一硬掩模層的厚度為50~250A。
      [0023] 可選地,所述第二硬掩模層的厚度為50~250A。
      [0024] 可選地,所述第一硬掩模層的形成工藝為陽CVD,所述陽CVD的工藝參數(shù)包括:
      [0025] 反應(yīng)氣體包括SiH4和CA,所述SiH4的流量為100~3000sccm,所述CA的流量 為100~2000sccm,功率為100~2000W,氣壓為1~lOtorr,溫度為100~400°C。
      [0026] 可選地,所述第二硬掩模層的形成工藝為陽CVD,所述陽CVD的工藝參數(shù)包括:
      [0027] 反應(yīng)氣體包括SiH4、0)2和氣源氣體,所述SiH4的流量為100~3000sccm,所述CA 的流量為100~2000sccm,氣源氣體的流量為100~2000sccm,功率為100~2000W,氣壓 為1~lOtorr,溫度為100~40(TC。
      [002引可選地,所述氣源氣體為:化,町或SiF4。
      [002引可選地,所述介電層的材料為超低K介質(zhì)材料。
      [0030] 可選地,還包括:
      [0031] 在所述第二硬掩模層上形成第H硬掩模層,所述第H硬掩模層的材料為金屬氮化 物;
      [0032] 刻蝕所述第二硬掩模層和第一硬掩模層的工藝包括:
      [0033] 在所述第H硬掩模層上形成光刻膠層;
      [0034]圖案化所述光刻膠層后,W所述光刻膠層為掩??涛g所述第H硬掩模層、第二硬 掩模層和第一硬掩模層。
      [00巧]可選地,所述第H硬掩模層的材料為TiN層。
      [0036] 可選地,還包括向所述介質(zhì)層的開孔內(nèi)填充金屬材料,用W形成金屬插塞。
      [0037] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點:
      [0038] 在半導(dǎo)體襯底的介電層上,形成W慘碳的氧化娃為材料的第一硬掩模層,其中慘 碳的氧化娃形成工藝中,不會形成氧氣等離子氣體,因而避免基于氧氣等離子氣體的使用 造成介電層損傷;之后,在第一掩模層上形成W慘碳和氣的氧化娃為材料的第二硬掩模層, W第一硬掩模層和第二硬掩模層為整體作為硬掩模層,再W硬掩模層內(nèi)的硬掩模圖案為掩 模刻蝕介電層,在介電層內(nèi)形成開孔后,采用清洗溶液清洗開孔,W去除刻蝕副產(chǎn)物。其中, 清洗溶液清洗開孔的過程中,清洗第二硬掩模速率大于清洗第一硬掩模層的速率,即在開 孔過程中,第二硬掩模層清洗去除的速率大于第一硬掩模層清洗去除的速率,因而在清洗 工藝后,可有效擴大第二硬掩模層、第一硬掩模層W及介電層內(nèi)的開孔的上端開口尺寸,因 而,在后續(xù)向介電層的開孔內(nèi)填充金屬材料w形成金屬插塞過程中,便于金屬材料進入介 電層的開孔內(nèi),優(yōu)化開孔內(nèi)的形成的金屬層的結(jié)構(gòu)形態(tài);
      [0039]此外,第一硬掩模層的材料為慘碳的氧化娃,第二硬掩模層的材料為慘碳和氣的 氧化娃,上述技術(shù)方案可有效提高第一硬掩模層和第二硬掩模間的連接強度。
      [0040] 進一步,所述第一硬掩模層采用Si&和C〇2為反應(yīng)氣體,第二硬掩模層WSi&和 0)2和氣源氣體為反應(yīng)氣體,上述技術(shù)方案可有效簡化第二硬掩模層的形成工藝,從而降低 制備成本。
      [0041] 進一步地,采用HF溶液作為清洗劑清洗所述開孔,HF溶液對于第一硬掩模層和 第二硬掩模層的清洗速率比為1:2~1:3,使得在采用清洗溶液清洗開孔口,使得所述介質(zhì) 層、第一硬掩模層和第二硬掩模層內(nèi)的開口呈卿趴形,擴大所述開孔的上端開口尺寸。
      【附圖說明】
      [0042]圖1現(xiàn)有的一種超低K介電層內(nèi)形成開孔的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0043] 圖2現(xiàn)有的在超低K介質(zhì)材料內(nèi)形成的金屬插塞的電鏡圖;
      [0044]圖3為現(xiàn)
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