專利名稱：超低介電常數(shù)層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作領(lǐng)域，特別涉及一種超低介電常數(shù)層的制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制作過程中，需要制作層間介質(zhì)。層間介質(zhì)充當(dāng)了各層金屬間及第一金屬層與半導(dǎo)體器件的硅襯底之間的介質(zhì)材料。通常，層間介質(zhì)都是采用二氧化硅作為材料的，但是寄生電阻值比較高，會影響最終制作的半導(dǎo)體器件的性能，尤其隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的特征尺寸越來越小，這種情況就越來越嚴重。因此，在介質(zhì)層上增加了可以降低寄生電阻值的低介電常數(shù)層，該低介電常數(shù)層采用低介電常數(shù)材料，例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的黑鉆石(black diamond,BD)等，這樣就可以降低整個介質(zhì)層的寄生電阻值。為了更進一步地降低整個介質(zhì)層的寄生電阻值，在低介電常數(shù)層的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了 超低介電常數(shù)層，也就是對低介電常數(shù)層進行紫外線(UV)照射后，形成多孔結(jié)構(gòu)的超低介電常數(shù)層，其的寄生電阻值可以比低介電常數(shù)層少40%。但是，將超低介電常數(shù)層作為層間介質(zhì)，在后續(xù)制作金屬連線的過程中，常常會引起介電常數(shù)材料的遷移，從而會提高寄生電阻值。圖I為現(xiàn)有技術(shù)制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的方法流程圖，結(jié)合圖2a 圖2d所示的現(xiàn)有技術(shù)制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的結(jié)構(gòu)簡化剖面圖，對該方法進行詳細說明步驟101、在金屬層11上沉積低介電常數(shù)層12，如圖2a所示；在本步驟之前，已經(jīng)在硅片上制作了器件層，包括柵極及有源區(qū)等，然后在器件層之上制作金屬層11，由于與本發(fā)明無關(guān)，在圖2a中沒有體現(xiàn)；步驟102、對低介電常數(shù)層12采用UV照射，形成具有多孔結(jié)構(gòu)的超低介電常數(shù)層12’，如圖2b所示；步驟103、對具有多孔結(jié)構(gòu)的超低介電常數(shù)層12’進行光刻，也就是在超低介電常數(shù)層12’上依次涂覆抗反射層(BARC) 13和光刻膠層14，然后對光刻膠層14進行曝光和顯影，在光刻膠層14上形成金屬通孔和溝槽的圖案，如圖2c所示；步驟104、以具有金屬通孔和溝槽的圖案的光刻膠層14為掩膜，依次刻蝕BARC13和超低介電常數(shù)層12’，在超低介電常數(shù)層形成金屬通孔和溝槽；在本步驟中，由于超低介電常數(shù)層12’具有多孔結(jié)構(gòu)，所以在刻蝕時由于對超低介電常數(shù)層12’的作用，會引起介電常數(shù)材料的遷移；步驟105、濕法清洗去除剩余的光刻膠層14和BARC13，然后采用物理氣相淀積(PVD, physical vapor deposition)方法在溝槽和通孔中沉積滿金屬,最后采用化學(xué)機械平坦化(CMP, chemical mechanical planarization)方式拋光超低介電常數(shù)層12’表面的金屬，形成金屬連線，如圖2d所示；在本步驟中，由于超低介電常數(shù)層12’具有多孔結(jié)構(gòu)，所以由于在PVD方式沉積金屬和CMP方式拋光金屬過程中對超低介電常數(shù)層12’的作用，會引起介電常數(shù)材料的遷移。從上述過程可以看出，由于超低介電常數(shù)層12’具有多孔結(jié)構(gòu)，也就是結(jié)構(gòu)比較稀疏，在刻蝕、PVC和CMP時就會對結(jié)構(gòu)稀疏的超低介電常數(shù)層12’產(chǎn)生比較大影響，造成其中的介電常數(shù)材料的遷移，而其中的介電常數(shù)材料的遷移，又會使得超低介電常數(shù)層12’的寄生電阻值升高，會最終降低制作的半導(dǎo)體器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種超低介電常數(shù)層的制作方法，該方法能夠防止所制作的超低介電常數(shù)層中的介電常數(shù)材料的遷移。為達到上述目的，本發(fā)明實施的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種超低介電常數(shù)層的制作方法，該方法包括 在硅片的金屬層上沉積低介電常數(shù)層，采用光刻方式在所述低介電常數(shù)層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數(shù)層，形成溝槽和通孔；濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數(shù)層表面，在所述低介電常數(shù)層中形成金屬連線；對所述低介電常數(shù)層采用紫外光照射，形成超低介電常數(shù)層；在具有金屬連線的所述低介電常數(shù)層上沉積金屬阻擋層后，拋光，覆蓋住金屬連線。所述金屬阻擋層為低介電常數(shù)層。所述沉積金屬阻擋層的厚度為100 3000埃。所述拋光采用化學(xué)機械平坦化CMP方式進行，拋光后剩余的金屬阻擋層的厚度為100 500 埃。所述對所述低介電常數(shù)層采用紫外光照射的時間為50 100秒，功率powder為100 瓦。所述拋光金屬至所述低介電常數(shù)層表面的磨料為氨水NH40H和雙氧水的混合溶劑。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明在低介電常數(shù)層上先依次采用光刻、刻蝕、PVD及CMP方式制作金屬連線后，再將低介電常數(shù)層采用UV照射形成超低介電常數(shù)層，這樣，就不會像現(xiàn)有技術(shù)那樣，在刻蝕、PVC和CMP時就會對已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)稀疏的超低介電常數(shù)層產(chǎn)生比較大影響，造成其中的介電常數(shù)材料的遷移。最后才將低介電常數(shù)層形成超低介電常數(shù)層，由于采用UV照射會收縮，使得金屬連線高于超低介電常數(shù)層，所以還需要在具有金屬連線的所述低介電常數(shù)層上沉積金屬阻擋層后，拋光，覆蓋住金屬連線，防止金屬連線短路。因此，本發(fā)明提供的方法防止所制作的超低介電常數(shù)層中的介電常數(shù)材料的遷移。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的方法流程圖；圖2a 圖2d為現(xiàn)有技術(shù)制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的結(jié)構(gòu)簡化剖面圖3為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的方法流程圖；圖4a 4f為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的結(jié)構(gòu)簡化剖面圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，導(dǎo)致超低介電常數(shù)層其中的介電常數(shù)材料的遷移的原因是，在超低介電常數(shù)層中制作金屬連線時會采用刻蝕、PVD和CMP，這些都會對結(jié)構(gòu)稀疏的超低介電常數(shù)層產(chǎn)生比較大影響。因此，本發(fā)明為了克服這個問題，采用了在低介電常數(shù)層上先依次采用光刻、刻蝕、PVD及CMP方式制作金屬連線后，再將低介電常數(shù)層采用UV照射形成超低介電常數(shù)層。由于低介電常數(shù)層的結(jié)構(gòu)致密，所以不會在制作金屬連線時采用的刻蝕、PVD和CMP產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其中的介電常數(shù)材料的遷移，最后再制作超低介電常數(shù)層 會進一步降低寄生電阻。更進一步地，在由低介電常數(shù)層形成超低介電常數(shù)層時，會收縮，而形成在其中的金屬連線不會收縮，這就會造成金屬連線表面與最終形成的超低介電常數(shù)層表面不在同一平面上，而是高于超低介電常數(shù)層表面。為了克服這個問題，還需要在具有金屬連線的所述低介電常數(shù)層上沉積金屬阻擋層后，拋光，覆蓋住金屬連線。在這里，金屬阻擋層可以為低介電常數(shù)層或二氧化硅層。圖3為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的方法流程圖，結(jié)合圖4a 4f為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數(shù)層的結(jié)構(gòu)簡化剖面圖，對本發(fā)明進行詳細說明步驟301、在金屬層11上沉積低介電常數(shù)層12，如圖4a所示；在本步驟之前，已經(jīng)在硅片上制作了器件層，包括柵極及有源區(qū)等，然后在器件層之上制作金屬層11，由于與本發(fā)明無關(guān)，在圖4a中沒有體現(xiàn)；步驟302、對低介電常數(shù)層12進行光刻，也就是在低介電常數(shù)層12上依次涂覆BARC13和光刻膠層14，然后對光刻膠層14進行曝光和顯影，在光刻膠層14上形成金屬通孔和溝槽的圖案，如圖4b所示；步驟303、以具有金屬通孔和溝槽的圖案的光刻膠層14為掩膜，依次刻蝕BARC13和低介電常數(shù)層12，在超低介電常數(shù)層形成金屬通孔和溝槽；步驟304、濕法清洗去除剩余的光刻膠層14和BARC13，然后采用PVD，方法在溝槽和通孔中沉積滿金屬，最后采用CMP方式拋光低介電常數(shù)層12表面的金屬，形成金屬連線，如圖4c所示；在該步驟中，為了在CMP時快速去除低介電常數(shù)層12表面的多余金屬采用高選擇比的磨料進行，該磨料為氨水(NH40H)和雙氧水的混合溶劑；步驟305、對具有金屬連線的低介電常數(shù)層12采用UV照射，形成具有金屬連線的多孔結(jié)構(gòu)的超低介電常數(shù)層12’，如圖4d所示；在該步驟中，UV照射時間為50 100秒，功率powder為100瓦；在該步驟中，由于采用UV照射會收縮，使得金屬連線高于超低介電常數(shù)層12’ ；步驟306、在具有金屬連線的低介電常數(shù)層12’上沉積金屬阻擋層22。如圖4e所示；在本步驟中，沉積的金屬阻擋層22的厚度為100 3000埃；步驟307、對所沉積的金屬阻擋層22拋光，覆蓋住金屬連線，如圖4f所示；在本步驟中，拋光采用CMP方式進行，拋光后剩余的金屬阻擋層的厚度為100 500 埃。 在該實施例中，BARC可以省略，且金屬層的材料可以為銅。以上舉較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超低介電常數(shù)層的制作方法，該方法包括 在硅片的金屬層上沉積低介電常數(shù)層，采用光刻方式在所述低介電常數(shù)層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層； 以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數(shù)層，形成溝槽和通孔； 濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數(shù)層表面，在所述低介電常數(shù)層中形成金屬連線； 對所述低介電常數(shù)層采用紫外光照射，形成超低介電常數(shù)層； 在具有金屬連線的所述低介電常數(shù)層上沉積金屬阻擋層后，拋光，覆蓋住金屬連線。
2.如權(quán)利要去I所述的方法，其特征在于，所述金屬阻擋層為低介電常數(shù)層。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述沉積金屬阻擋層的厚度為100 3000 埃。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述拋光采用化學(xué)機械平坦化CMP方式進行，拋光后剩余的金屬阻擋層的厚度為100 500埃。
5.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述對所述低介電常數(shù)層采用紫外光照射的時間為50 100秒，功率powder為100瓦。
6.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述拋光金屬至所述低介電常數(shù)層表面的磨料為氨水NH40H和雙氧水的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超低介電常數(shù)層的制作方法，該方法包括在硅片的金屬層上沉積低介電常數(shù)層，采用光刻方式在所述低介電常數(shù)層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數(shù)層，形成溝槽和通孔；濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數(shù)層表面，在所述低介電常數(shù)層中形成金屬連線；對所述低介電常數(shù)層采用紫外光照射，形成超低介電常數(shù)層；在具有金屬連線的所述低介電常數(shù)層上沉積第二金屬阻擋層后，拋光，覆蓋住金屬連線。本發(fā)明可以防止所制作的超低介電常數(shù)層中的介電常數(shù)材料的遷移。
文檔編號H01L21/768GK102881630SQ20111019382
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者周鳴 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司