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)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，集成電路向著高集成度的方向發(fā)展。高集成度的要求使 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的線寬越來越小，線寬的減小對集成電路的形成工藝提出了更高的要求。
[0003] 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，半導(dǎo)體器件通常由多層金屬層和多層層間介質(zhì)層等形成，所述多 層金屬層由設(shè)置于層間介質(zhì)層中的插塞實現(xiàn)電連接。隨著線寬的減小，已大量使用低K介 質(zhì)層作為層間介質(zhì)層。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)在形成低K介質(zhì)層之后，通常還會在低K介質(zhì)層上形成硬掩模層，W防止 等離子體破壞低K介質(zhì)層。具體地，參考圖1至圖2,示出了現(xiàn)有半導(dǎo)體器件形成方法對應(yīng) 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0005] 如圖1所示，提供襯底(未示出)，在襯底上依次形成刻蝕停止層110、第一低K介質(zhì) 層121、第二低K介質(zhì)層122、硬掩模層130、擴(kuò)散阻擋層140和氧化物層150。其中，第一低 K介質(zhì)層121的材料為多孔低K介質(zhì)材料，其K值通常在2. 5左右，第二低K介質(zhì)層122的 材料為無孔低K介質(zhì)材料，其K值通常在2. 7左右。
[0006] 第二低K介質(zhì)層122提高了低K介質(zhì)層與后續(xù)形成的硬掩模層130之間的粘附性。
[0007] 硬掩模層130的材質(zhì)通常為氧化娃，其作用是防止后續(xù)工藝中（氧）等離子體等對 低K介質(zhì)層的表面進(jìn)行轟擊。
[0008] 如圖2所示，從上到下對圖1所示的氧化物層150、擴(kuò)散阻擋層140、硬掩模層130、 第二低K介質(zhì)層122和第一低K介質(zhì)層121進(jìn)行蝕刻，W形成通孔(未示出），其中圖2省略 顯示刻蝕停止層110、擴(kuò)散阻擋層140和氧化物層150。然后填充所述通孔形成插塞160。
[0009] 然而，插塞160位于硬掩模層130中的部分寬度較大，插塞160位于第二低K介質(zhì) 層122中的部分寬度次之，插塞160位于第一低K介質(zhì)層121中的部分寬度最小。該樣，插 塞160位于硬掩模層130和第二低K介質(zhì)層122交界面會形成外伸（overhang)現(xiàn)象，如圖 2中結(jié)構(gòu)P1所示。同樣的，插塞160位于第二低K介質(zhì)層122和第一低K介質(zhì)層121交界 面處也會形成外伸現(xiàn)象，如圖2中結(jié)構(gòu)P2所示。該種外伸現(xiàn)象導(dǎo)致插塞形成過程中，插塞 附近的層間介質(zhì)層極易出現(xiàn)孔洞（void),造成半導(dǎo)體器件的質(zhì)量和可靠性下降。
[0010] 為此需要一種新的半導(dǎo)體器件的形成方法，W防止半導(dǎo)體器件形成過程中插塞出 現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而防止插塞附近的層間介質(zhì)層出現(xiàn)孔洞，進(jìn)而防止半導(dǎo)體器件的質(zhì)量和可 靠性下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 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，W避免半導(dǎo)體器件形成過 程中插塞出現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而避免插塞附近的層間介質(zhì)層出現(xiàn)孔洞，提高半導(dǎo)體器件的質(zhì) 量和可靠性。
[0012] 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：
[0013]提供半導(dǎo)體襯底；
[0014]在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一低K介質(zhì)層；
[0015]在所述第一低K介質(zhì)層上形成第二低K介質(zhì)層；
[0016]對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照處理。
[0017]可選的，所述紫外光照處理采用的紫外光波長范圍為200nm~400nm。
[0018]可選的，所述第二低K介質(zhì)層的初始厚度范圍為lOOA~300A，所述紫外光照處理 使所述第二低K介質(zhì)層的厚度縮小8%~12%。
[0019]可選的，所述第二低K介質(zhì)層的材料為無孔低K介質(zhì)材料。
[0020] 可選的，采用八甲基環(huán)四娃氧焼的等離子體形成所述第二低K介質(zhì)層。
[0021] 可選的，所述形成方法還包括；依次蝕刻所述第二低K介質(zhì)層和所述第一低K介質(zhì) 層，直至形成貫穿所述第二低K介質(zhì)層和所述第一低K介質(zhì)層的通孔。
[0022] 可選的，在形成所述通孔之后，所述形成方法還包括；采用氨氣酸溶液清洗所述通 孔。
[0023]可選的，在清洗所述通孔之后，所述形成方法還包括；在所述通孔中填充滿金屬材 料形成插塞，所述插塞上表面與第二低K介質(zhì)層上表面齊平。
[0024]可選的，形成所述插塞之后，所述形成方法還包括：在所述插塞上表面和所述第二 低K介質(zhì)層上表面形成擴(kuò)散阻擋層。
[0025]可選的，所述第一低K介質(zhì)層的材料為多孔低K介質(zhì)材料。
[0026] 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：
[0027]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種新的半導(dǎo)體器件的形成方法，所述形成方法在形成低K介質(zhì)層的過程中，只形成第一低K介質(zhì)層和位于所述第一低K介質(zhì)層上的第二低K介質(zhì) 層，而省略形成硬掩膜層。然后通過對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照處理，使所述第二 低K介質(zhì)層的碳含量降低，從而提高后續(xù)酸洗工藝對所述第二低K介質(zhì)層的刻蝕速率，直至 使后續(xù)酸洗工藝對所述第二低K介質(zhì)層刻蝕速率與對所述第一低K介質(zhì)層的刻蝕速率基本 相等。因此，當(dāng)蝕刻所述第二低K介質(zhì)層和所述第一低K介質(zhì)層形成通孔時，所述第二低K 介質(zhì)層和所述第一低K介質(zhì)層的交界處不會出現(xiàn)底切現(xiàn)象，防止后續(xù)形成的插塞等結(jié)構(gòu)出 現(xiàn)外伸現(xiàn)象，從而防止插塞等結(jié)構(gòu)附近的層間介質(zhì)層中出現(xiàn)孔洞，提高最終形成的半導(dǎo)體 器件的質(zhì)量和可靠性。通過對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照處理，所述第二低K介質(zhì) 層的碳含量降低，不僅使所述第二低K介質(zhì)層厚度減小，而且變得更加致密，達(dá)到防止等離 子體破壞的水平，因此省略硬掩膜層也不影響后續(xù)工藝，節(jié)省工藝步驟，節(jié)約成本。
[0028]進(jìn)一步，所述紫外光照處理采用的紫外光波長范圍為200nm~400nm。紫外光的 波長選擇較小，具體小于400nm，此時紫外光能量較高，使第二低K介質(zhì)層中的碳能夠有足 夠的能量從第二低K介質(zhì)層中逸出。但是，如果紫外光的波長太短，能量太高，會對第二低 K介質(zhì)層造成破壞，因此選擇紫外光的波長在200nmW上。
[0029]進(jìn)一步，所述第二低K介質(zhì)層的厚度范圍為1 ooA~300A。如果所述第二低K介質(zhì) 層的厚度太小，其無法將位于其下方的具有多孔結(jié)構(gòu)的所述第一低K介質(zhì)層隔離，如果其 厚度太大，則會造成材料浪費、工藝難度增加和工藝成本升高等問題。
【附圖說明】
[0030]圖1和圖2是現(xiàn)有半導(dǎo)體器件形成方法對應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖3至圖9是本發(fā)明實施例提供的半導(dǎo)體器件形成方法各步驟對應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實施方式】
[0032] 正如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的形成過程中，存在插塞在各疊層結(jié)構(gòu)中易 出現(xiàn)外伸現(xiàn)象的問題。
[0033] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)外伸現(xiàn)象的原因是；在疊層結(jié)構(gòu)(包括刻蝕停止層、第一低K介 質(zhì)層、第二低K介質(zhì)層和硬掩模層）中形成通孔后，需要對通孔進(jìn)行清洗，清洗時使用酸溶 液，即對通孔進(jìn)行酸洗工藝。酸洗工藝過程中，酸溶液對第一低K介質(zhì)層、第二低K介質(zhì)層 和硬掩模層都具有一定蝕刻作用，并且酸溶液對第一低K介質(zhì)層、第二低K介質(zhì)層和硬掩模 層的刻蝕速率依次增大，導(dǎo)致清洗之后，通孔在第一低K介質(zhì)層、第二低K介質(zhì)層和硬掩模 層部分的寬度依次增大，即在第二低K介質(zhì)層和第一低K介質(zhì)層的交界處出現(xiàn)底切現(xiàn)象，在 硬掩模層和第二低K介質(zhì)層的交界處也出現(xiàn)底切現(xiàn)象。該種底切現(xiàn)象導(dǎo)致當(dāng)采用金屬材料 填充所述通孔時，形成的插塞出現(xiàn)圖2所示外伸現(xiàn)象。
[0034] 為此，本發(fā)明提供一種新的半導(dǎo)體器件的形成方法。所述形成方法先提供半導(dǎo)體 襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一低K介質(zhì)層，在所述第一低K介質(zhì)層上形成第二低K介 質(zhì)層，再對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照處理。對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照 處理之后，所述第二低K介質(zhì)層結(jié)構(gòu)致密，因此可W省略在第二低K介質(zhì)層上形成硬掩膜 層，從而防止因后續(xù)酸洗工藝對硬掩膜層和第二低K介質(zhì)層的刻蝕速率不同而造成的底切 現(xiàn)象；同時，對所述第二低K介質(zhì)層進(jìn)行紫外光照處理，使所述第二低K介質(zhì)層的碳含量降 低，從而使后續(xù)酸洗工藝對所述第二低K介質(zhì)層的刻蝕速率與對所述第一低K介質(zhì)層的刻 蝕速率基本相等，防止所述第二低K介質(zhì)層和所述第一低K介質(zhì)層的交界處出現(xiàn)底切現(xiàn)象， 最終保證后續(xù)形成的插塞等結(jié)構(gòu)不存在外伸現(xiàn)象，從而防止插塞等結(jié)構(gòu)附近的層間介質(zhì)層 中出現(xiàn)孔洞，提高半導(dǎo)體器件的質(zhì)量和可靠性。
[0035] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0036] 本發(fā)明實施例提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，請結(jié)合參考圖3至圖9。
[0037] 首先，請參考圖3,提供半導(dǎo)體襯底(未示出），并在所述半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕停 止層210。
[0038] 本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底可W是單晶娃或娃錯，也可W是絕緣體上娃 (Silicononinsulator,SOI)等，或者還可W包括其它的材料，例如鍵化鋼、蹄化鉛、神化 鋼、磯化鋼、神化嫁或鍵化嫁等。
[0039] 具體的，所述半導(dǎo)體襯底可W是娃、娃錯或者絕緣體上娃等材料形成的晶圓，所述 晶圓內(nèi)可W形成有各種功能器件，例如存儲器和邏輯電路等。
[0040] 請繼續(xù)參考圖3,在刻蝕停止層210上形成第一低K介質(zhì)層221。
[0041] 本實施例中第一低K介質(zhì)層221的材料可W為二氧化娃(介電常數(shù)K= 3. 9)、無定 形碳或類金剛石碳（Diamond-1化ecarbon,化C)等，也可W為介電常數(shù)小于二氧化娃的低 介電常數(shù)材料，例如可W是含氨娃酸鹽類（HSQ，K= 2. 8~3. 0)、含有Si-C冊官能基的含 甲基娃酸鹽類（MSQ，K= 2. 5~2. 7)、有機娃氧焼聚合物（冊SP，K= 2. 5)或SiOCH薄膜（K =2. 3~2. 7)，甚至可W采用超低介電常數(shù)（K< 2. 0)的性娃酸鹽（PorousSilicate)等 有機類商分子化合物。
[0042] 本實施例中，進(jìn)一步的，第一低K介質(zhì)層221的材料為多孔低K介質(zhì)材料。為了達(dá) 到較低的介電常數(shù)，通?？蒞使用具有較低介電常數(shù)的材料，并在材料引入多孔性。由于空 氣的介電常數(shù)指定為1，因此其能夠降低介電常數(shù)?？蒞通過多種方法在低K材料中引入了 多孔性。具體的，當(dāng)采用旋涂方法形成第一低K介質(zhì)層時，可W通過使用高沸點的溶劑、模 板或致孔劑的方法，實現(xiàn)K值的降低。
[0043] 本實施例中，第一低K介質(zhì)層221可W采用化學(xué)氣相沉積法或者物理氣相沉積法 生成。
[0044] 請參考圖4,在第一低K介質(zhì)層221上形成第二低K介質(zhì)層222。
[0045] 本實施例中，由于第一低K介質(zhì)層221是多孔低K材料，因此第一低K介質(zhì)層221 具有比構(gòu)成現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)的絕緣層的材料(非多孔材料）更脆弱的結(jié)