互連結(jié)構(gòu)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，尤其是涉及一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，半導(dǎo)體器件的集成度不斷增加，半導(dǎo)體器件特征尺寸 (Critical Dimension, CD)越來越小。
[0003] 而隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的逐漸減小，互連結(jié)構(gòu)的RC延遲（RC delay)問題對(duì) 半導(dǎo)體器件的影響越來越大。降低互連結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層材料的K值是有效降低RC延遲效應(yīng) 的方法。近年來，在半導(dǎo)體器件的后段制備工藝度ack化dOfThe Line，BE0L)中，低K介 電常數(shù)化OW K，LK)材料化< 3)和超低K介電常數(shù)扣Itra Low K，ULK)材料已逐漸成為 介質(zhì)層的主流材料，且隨著半導(dǎo)體器件發(fā)展需求，所采用的介質(zhì)層材料的K值不斷減小。
[0004] 圖1和圖2為現(xiàn)有的互連結(jié)構(gòu)的形成工藝示意圖，互連結(jié)構(gòu)的形成工藝包括：
[000引參考圖1所示，在基底10上形成介質(zhì)層11后，在所述介質(zhì)層11上依此形成 低K介質(zhì)掩模層12、W四己基原娃酸鹽（Tetraethyl Orthosilicate, TEO巧為反應(yīng)氣體 (TEOS-based)形成的氧化娃層13, W及金屬掩模層14 (如W氮化鐵為材料），在刻蝕所述低 K介質(zhì)掩模層12、氧化娃層13和金屬掩模層14形成硬掩模15后，W所述硬掩模15為掩模 刻蝕所述介質(zhì)層11形成通孔16。
[0006] 接著參考圖2所示，在所述硬掩模15上形成導(dǎo)電材料層17,所述導(dǎo)電材料層17填 充滿所述通孔16,從而在介質(zhì)層11內(nèi)形成導(dǎo)電插塞。
[0007] 然而，在實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)，通過現(xiàn)有技術(shù)形成的導(dǎo)電插塞的性能較差，無法滿 足半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展要求，為此如何提高導(dǎo)電插塞性能是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明解決的問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，W提高形成于介質(zhì)層內(nèi)的導(dǎo) 電插塞的性能。
[0009] 為解決上述問題，本發(fā)明提供的互連結(jié)構(gòu)的形成方法包括：
[0010] 提供基底；
[0011] 在所述基底上形成介質(zhì)層；
[0012] 在所述介質(zhì)層上形成四己基原娃酸鹽層；
[0013] 對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理，所述氧等離子體與所述四己基原 娃酸鹽層反應(yīng)形成氧化娃掩模層；
[0014] 在所述氧化娃掩模層上形成金屬掩模層；
[0015] 刻蝕所述金屬掩模層和氧化娃掩模層，形成硬掩模；
[0016] W所述硬掩模為掩模刻蝕所述介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成通孔；
[0017] 在所述通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，W形成導(dǎo)電插塞。
[0018] 可選地，對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理所采用的氧氣的量大于形 成四己基原娃酸鹽層時(shí)采用的四己基原娃酸鹽的量。
[0019] 可選地，進(jìn)行氧等離子體處理所用的氧氣與形成四己基原娃酸鹽層時(shí)所用的四己 基原娃酸鹽的物質(zhì)的量比值為1:5~1:50。
[0020] 可選地，形成四己基原娃酸鹽層的方法為化學(xué)氣相沉積法。
[0021] 可選地，形成四己基原娃酸鹽層的步驟中四己基原娃酸鹽的流量小于或等于 200mg/min。
[0022] 可選地，形成四己基原娃酸鹽層的步驟中四己基原娃酸鹽層的形成速率為 5'-3〇A/rniiu
[002引可選地，所述四己基原娃酸鹽層的厚度為50--300 A。
[0024] 可選地，對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理的步驟包括；通入流量為 10000 ~20000sccm 的氧氣。
[00巧]可選地，形成四己基原娃酸鹽層的步驟包括；氣壓為0. 1~lOtorr，功率為100~ 5000W，四己基原娃酸鹽的流量為10~150mg/min;
[0026] 對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理的步驟包括；氣壓為0. 1~ IOtorr，功率為100~5000W，氧氣的流量為15000~20000sccm〇
[0027] 可選地，在形成所述金屬掩模層前，所述互連結(jié)構(gòu)的形成方法包括：
[0028] 重復(fù)形成所述四己基原娃酸鹽層W及對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體 處理的步驟，W形成氧化娃掩模層。
[0029] 可選地，執(zhí)行形成四己基原娃酸鹽層W及進(jìn)行氧等離子體處理的步驟1~6次，W 形成氧化娃掩模層。
[0030] 可選地，對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理，W形成氧化娃掩模層的 步驟包括：形成碳原子的含量小于或等于1.OX IQis個(gè)原子每立方厘米的氧化娃掩模層。
[0031] 可選地，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成通孔后，在所述通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料前，所述互連結(jié) 構(gòu)的形成方法還包括對(duì)通孔進(jìn)行濕法清洗步驟。
[0032] 可選地，在所述介質(zhì)層上形成氧化娃掩模層前，所述互連結(jié)構(gòu)的形成方法還包括 在所述介質(zhì)層上形成低K介質(zhì)掩模層，所述低K介質(zhì)掩模層的K值小于或等于3;
[0033] 刻蝕所述金屬掩模層和氧化娃掩模層，形成硬掩模的步驟包括：
[0034] 刻蝕所述金屬掩模層、氧化娃掩模層和低K介質(zhì)掩模層，W形成硬掩模。
[0035] 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(diǎn)：
[0036] 在形成介質(zhì)層后，在介質(zhì)層上形成氧化娃掩模層的步驟包括，先在介質(zhì)層上形成 四己基原娃酸鹽層，之后對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行氧等離子體處理，使得氧等離子體 與四己基原娃酸鹽層反應(yīng)，形成氧化娃層。相比于現(xiàn)有技術(shù)中基于四己基原娃酸鹽形成的 氧化娃層，本發(fā)明先形成四己基原娃酸鹽層，之后W氧等離子體處理所述四己基原娃酸鹽 層，使得四己基原娃酸鹽與氧等離子體反應(yīng)形成氧化娃，同時(shí)氧等離子體更易與四己基原 娃酸鹽層中的碳原子反應(yīng)形成二氧化碳（或一氧化碳），從而轉(zhuǎn)移原先四己基原娃酸鹽層 中的碳原子，有效降低所形成的氧化娃中的碳含量，從而在后續(xù)刻蝕氧化娃層、介質(zhì)層W及 在介質(zhì)層內(nèi)形成通孔后，濕法清洗通孔的過程中，有效緩解因?yàn)樘荚佣寡趸扪谀?的消耗速率明顯小于介質(zhì)層的現(xiàn)象，提高了氧化娃掩模層的消耗速率，使氧化娃掩模層和 介質(zhì)層的消耗速率接近，進(jìn)而可W減少在介質(zhì)層通孔側(cè)壁容易出現(xiàn)的凸起缺陷，使得所述 硬掩模的開口 W及介質(zhì)層內(nèi)的通孔側(cè)壁整體具有較好的平整度，可W有效改善后續(xù)向所述 通孔內(nèi)填充的導(dǎo)電材料的填充性能，W提高后續(xù)形成的導(dǎo)電插塞的性能。
【附圖說明】
[0037] 圖1和圖2為現(xiàn)有技術(shù)一種導(dǎo)電插塞形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖3為現(xiàn)有的導(dǎo)電插塞形成方法在刻蝕介質(zhì)層形成通孔后的半導(dǎo)體器件示意圖；
[0039] 圖4~圖15是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖16和17是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的后段工藝中，在介質(zhì)層內(nèi)形成的導(dǎo)電插塞的 性能較差。分析其原因，參考圖3所示，刻蝕介質(zhì)層W形成通孔的工藝中，介質(zhì)層上的硬掩 模15包括低K介質(zhì)掩模層12、W四己基原娃酸鹽為反應(yīng)氣體（TEOS-based)形成的氧化娃 層13和金屬掩模層14。其中，在刻蝕介質(zhì)層形成通孔，W及后續(xù)清洗通孔的過程中，容易在 所述介質(zhì)層11內(nèi)的通孔16內(nèi)壁上方的氧化娃層13上形成凸起18,在后續(xù)向通孔內(nèi)填充導(dǎo) 電材料時(shí)，所述凸起18影響導(dǎo)電材料的填充效果，在通孔16內(nèi)的導(dǎo)電材料中形成空隙等缺 陷，進(jìn)而影響后續(xù)形成的導(dǎo)電插塞的性能。
[0042] 進(jìn)一步分析刻蝕介質(zhì)層形成凸起的原因；現(xiàn)有采用四己基原娃酸鹽形成的氧化娃 中都會(huì)滲雜有較高含量的碳原子，碳原子提高了氧化娃的硬度W及被刻蝕的難度，因此在 刻蝕介質(zhì)層W及進(jìn)行濕法清洗通孔的過程中，氧化娃層13內(nèi)的碳原子會(huì)降低氧化娃層13 的消耗速率，使得氧化娃層13的消耗量明顯小于氧化層13上方的金屬掩模層14的消耗 量，還小于氧化娃層13下方的低K介質(zhì)掩模層12和介質(zhì)層11的消耗量，從而因氧化娃層 13消耗量較少而在氧化娃層13位置處形成凸起18。
[0043] 為此，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0044] 在半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層后，在所述介質(zhì)層上形成氧化娃層，所述氧化娃層的 形成步驟包括：先在介質(zhì)層上形成四己基原娃酸鹽層，之后，對(duì)所述四己基原娃酸鹽層進(jìn)行 氧等離子體處理，使氧等離子體與所述四己基原娃酸鹽層反應(yīng)，W形成氧化娃掩模層；之 后，在所述氧化娃層上形成金屬掩模層，并刻蝕所述金屬掩模層和氧化娃層形成硬掩模，并 在W所述硬掩模為掩?？涛g介質(zhì)層，在介質(zhì)層內(nèi)形成通孔后，向通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，W形 成導(dǎo)電插塞。
[0045] 相比于現(xiàn)有技術(shù)中基于四己基原娃酸鹽形成的氧化娃層，本發(fā)明先形成四己基原 娃酸鹽層，之后W氧等離子體處理所述四己基原娃酸鹽層，使得四己基原娃酸鹽層與氧等 離子體反應(yīng)形成氧化娃，同時(shí)氧等離子體更易與四己基原娃酸鹽層中的碳原子反應(yīng)形成二 氧化碳（或一氧化碳），轉(zhuǎn)移原先四己基原娃酸鹽層中的碳原子，從而有效降低所形成的氧 化娃中的碳含量，進(jìn)而在后續(xù)刻蝕，氧化娃層和介質(zhì)層過程中，W及在介質(zhì)層內(nèi)形成