構。該是因為，在由多孔 的低K材料組成的絕緣層中具有很多間隙(空腔)。并且，位于第一低K介質(zhì)層221表面的孔 具有開放性，在后續(xù)工藝中使用的工藝氣體和化學物質(zhì)會擴散到孔中，并會被截留在孔中， 對第一低K介質(zhì)層221會造成損害(例如改變第一低K介質(zhì)層221的介電常數(shù))。而且，位 于第一低K介質(zhì)層221表面的孔會造成后續(xù)形成在其上的層(例如阻擋層）中形成針孔。
[0046] 因此，需要在第一低K介質(zhì)層221上繼續(xù)形成表面致密(無孔）的第二低K介質(zhì)層 222,從而保護第一低K介質(zhì)層221。
[0047] 本實施例中，采用八甲基環(huán)四娃氧焼的等離子體形成第二低K介質(zhì)層222,并采用 氮氣的等離子體作為載氣。八甲基環(huán)四娃氧焼的化學式為CsH24〇4Si4,采用八甲基環(huán)四娃氧 焼用于形成組分為SiCOH的第二低K介質(zhì)層222,具體的，可W在陽CVD反應室形成第二低 K介質(zhì)層222。
[0048] 本實施例中，第二低K介質(zhì)層222的厚度范圍為lOOA~300A。如果第二低K介質(zhì) 層222的厚度太小，其無法將位于其下方的具有多孔結構的第一低K介質(zhì)層221隔離，而如 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的問題。
[0049] 請參考圖5,對圖4所示第二低K介質(zhì)層222上進行紫外光照處理，形成新的第二 低K介質(zhì)層223。圖5中的有向箭頭代表紫外光UV。
[0050] 本實施例中，紫外光照處理采用的紫外光UV波長范圍為200nm~400nm。紫外光 UV的波長可W進一步選擇較小，W保證紫外光能量較高，從而使第二低K介質(zhì)層222中的碳 能夠有足夠的能量從第二低K介質(zhì)層222中逸出。例如具體為200nm、210nm、215nm、220nm、 225nm、230nm或240nm等，并且可W選用脈沖紫外光對第二低K介質(zhì)層223進行福射處理。 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200皿W上。
[0051] 本實施例中，紫外光照處理可W在室溫條件下進行，反應系統(tǒng)中的壓力可W小于 或者約等于大氣壓力。紫外光UV的功率可W控制在lOOw~2000W，在所述功率范圍內(nèi)，紫 外光UV照射能夠迅速降低第二低K介質(zhì)層223中的碳含量，因此，第二低K介質(zhì)層223會 發(fā)生收縮，表面變得致密，最終使第二低K介質(zhì)層223表面致密化滲透的程度最小化到小于 20nm的厚度。
[0052] 通常第二低K介質(zhì)層222中碳含量很高，W減小它的介電常數(shù)。但是，第二低K介 質(zhì)層222包含較多的碳，因此在進行酸洗過程中，酸溶液對第一低K介質(zhì)層221和第二低K 介質(zhì)層222的蝕刻速率不相同。
[0053] 為此，本實施例采用紫外光照處理第二低K介質(zhì)層222,所述紫外光照處理能夠使 第二低K介質(zhì)層222內(nèi)產(chǎn)生光化學反應，反應過程中一些碳原子生成易揮發(fā)產(chǎn)物，從第二低 K介質(zhì)層222逸出，去除了第二低K介質(zhì)層222中弱鍵合的碳，從而使第二低K介質(zhì)層222 碳含量降低，形成第二低K介質(zhì)層223。
[0054] 在經(jīng)過紫外光照處理之后，后續(xù)的酸洗步驟對第二低K介質(zhì)層223和第一低K介 質(zhì)層221的蝕刻速率基本相同，防止在第二低K介質(zhì)層223與第一低K介質(zhì)層221交界處 出現(xiàn)底切現(xiàn)象，從而防止后續(xù)形成的插塞出現(xiàn)外伸現(xiàn)象。
[00巧]并且，經(jīng)過紫外光照處理后，由于去掉的是弱鍵合的碳，因此(相對于第二低K介 質(zhì)層222而言）第二低K介質(zhì)層223的介電常數(shù)基本不發(fā)生變化。
[0056] 本實施例中，第二低K介質(zhì)層222的初始厚度范圍為lOOA~300A。而在經(jīng)過紫外 光照處理后，得到的第二低K介質(zhì)層223的厚度縮小了 8%~12%，即本實施例中，在紫外光 照處理后，第二低K介質(zhì)層223的厚度減小為第二低K介質(zhì)層222的88%~92%。具體的過 程中，可控制第二低K介質(zhì)層223的厚度為第二低K介質(zhì)層222的90%。
[0057] 在經(jīng)過紫外光照處理之后，第二低K介質(zhì)層223的結構更加緊致，并且其表面變得 更加致密，達到能夠抵抗(氧）等離子體等的轟擊作用。
[0058] 本實施例中，在對第二低K介質(zhì)層222進行紫外光照處理之后，還可W采用氧等離 子體對第二低K介質(zhì)層222的表面進行轟擊，去除第二低K介質(zhì)層222表面的雜質(zhì)，W獲得 平整潔凈的低K介質(zhì)層表面，進而提高第二低K介質(zhì)層222與后續(xù)形成的位于其上表面的 材料的粘附性。
[0059] 請參考圖7,采用各向異性刻蝕工藝依次蝕刻第二低K介質(zhì)層223、第一低K介質(zhì) 層221和刻蝕停止層210,形成貫穿所述第二低K介質(zhì)層223、第一低K介質(zhì)層221和刻蝕 停止層210的通孔201。
[0060] 本實施例中，形成通孔201的工藝為本領域技術人員所熟知，在此不再費述。
[0061] 請繼續(xù)參考圖7,對通孔201進行酸洗。
[0062] 本實施例中，可W采用氨氣酸溶液對通孔201進行清洗，所述氨氣酸溶液中水和 氨氣酸的體積比可W在300:1~1000:1的范圍內(nèi)。在所述體積比范圍內(nèi)，氨氣酸溶液對 SiCOH介質(zhì)層(第二低K介質(zhì)層223)和第一低K介質(zhì)層221的刻蝕速率比較接近，特別是在 第二低K介質(zhì)層223經(jīng)過紫外光照處理之后，氨氣酸溶液對兩者刻蝕速率比基本達到1: 1， 因此，在第二低K介質(zhì)層223和第一低K介質(zhì)層221的交界處不會形成底切現(xiàn)象。
[0063] 由于第二低K介質(zhì)層223的表面致密，達到能夠抵抗(氧)等離子體等的轟擊作用， 因此不需要在第二低K介質(zhì)層223上形成硬掩膜層，因此，在采用氨氣酸溶液對通孔201進 行清洗時，不存在硬掩膜層與第二低K介質(zhì)層223的交界，因此，也自然不會在第二低K介 質(zhì)層223和硬掩膜層的交界處形成底切現(xiàn)象。
[0064] 需要說明的是，上述實施例W氨氣酸溶液作為酸洗溶液，但是本發(fā)明并不限制于 此，還可w是諸如磯酸溶液等的其他酸洗溶液。
[0065] 請參考圖8,在通孔201中填充滿金屬材料直至形成插塞240。
[0066] 由上述分析可知，在第二低K介質(zhì)層223和第一低K介質(zhì)層221的交界處不會形 成底切現(xiàn)象，并且不存在硬掩膜層與第二低K介質(zhì)層223的交界，因此，當填充滿金屬材料 直至形成插塞240后，插塞240各個部分的寬度均相等，因此不會出現(xiàn)外伸現(xiàn)象，進而插塞 240附近的層間介質(zhì)層（即第二低K介質(zhì)層223和第一低K介質(zhì)層221)不會出現(xiàn)孔洞。
[0067] 請參考圖9,在進行紫外光照處理后的第二低K介質(zhì)層223上形成擴散阻擋層 240。擴散阻擋層240可W防止插塞240中的金屬發(fā)生擴散。
[006引本實施例中，擴散阻擋層240的材料為氮化鐵、氮化粗或者它們的組合。
[0069] 從圖9中可W直觀看到，本實施例可W省略了在第二低K介質(zhì)層223和擴散阻擋 層240之間形成硬掩膜層，節(jié)省了工藝步驟，節(jié)約成本，并同時防止在硬掩膜層和第二低K 介質(zhì)層223之間形成通孔時出現(xiàn)底切現(xiàn)象。
[0070] 本實施例中，由于第二低K介質(zhì)層223經(jīng)過了紫外光照處理，不僅碳含量減少，而 且第二低K介質(zhì)層223的結構更加致密，厚度更小，使半導體器件的結構更加緊湊。
[0071] 需要說明的是，在本發(fā)明的其它實施例中，所述半導體器件的形成方法也可W運 用于形成其它結構，例如金屬互連線結構等，本發(fā)明對此不作限定。
[0072] 本實施例所提供的半導體器件的形成方法中，由于省略了在第二低K介質(zhì)層223 上形成硬掩膜層的步驟，因而可W防止后續(xù)蝕刻硬掩膜層和第二低K介質(zhì)層223時，因刻蝕 速率不一樣而造成底切現(xiàn)象；由于第二低K介質(zhì)層223經(jīng)過了紫外光照處理，第二低K介質(zhì) 層223的碳含量降低，因此后續(xù)(對通孔201)的酸洗工藝中，酸溶液對第二低K介質(zhì)層223 的刻蝕速率與對第一低K介質(zhì)層221的刻蝕速率基本相等，防止第二低K介質(zhì)層223和第 一低K介質(zhì)層221的交界處出現(xiàn)底切現(xiàn)象，最終保證形成的插塞230不存在外伸現(xiàn)象，防止 插塞230附近的第二低K介質(zhì)層223和第一低K介質(zhì)層221出現(xiàn)孔洞，提高半導體器件的 質(zhì)量和可靠性，并提高半導體器件的良率。
[0073] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當W權利要求所 限定的范圍為準。
【主權項】
1. 一種半導體器件的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導體襯底； 在所述半導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； 對所述第二低K介質(zhì)層進行紫外光照處理。2. 如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述紫外光照處理采用 的紫外光波長范圍為200nm~400nm。3. 如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第二低K介質(zhì)層的 初始厚度范圍為100人~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%。4. 如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第二低K介質(zhì)層的材 料為無孔低K介質(zhì)材料。5. 如權利要求4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，采用八甲基環(huán)四硅氧烷 的等離子體形成所述第二低K介質(zhì)層。6. 如權利要求5所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，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。7. 如權利要求6所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，在形成所述通孔之后，所 述形成方法還包括：采用氫氟酸溶液清洗所述通孔。8. 如權利要求7所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，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。9. 如權利要求8所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，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)層上表面形成擴散阻擋層。10. 如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述第一低K介質(zhì)層的 材料為多孔低K介質(zhì)材料。
【專利摘要】一種半導體器件的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導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；對所述第二低K介質(zhì)層進行紫外光照處理。所述形成方法能夠提高半導體器件的質(zhì)量和可靠性。
【IPC分類】H01L21/768
【公開號】CN104900580
【申請?zhí)枴緾N201410077201
【發(fā)明人】周鳴
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司, 中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2014年3月4日