專(zhuān)利名稱(chēng)：一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬阻擋層的制備工藝，具體而言，涉及一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代CMOS器件的制造中，隨著關(guān)鍵尺寸的不斷縮小，互聯(lián)金屬?gòu)匿X過(guò)渡到了銅，而金屬阻擋介質(zhì)層也有傳統(tǒng)的氮化硅過(guò)渡到了碳化硅。參考圖Ia和圖Ib所示的傳統(tǒng)的碳化硅薄膜工藝，圖Ia中，襯底101上為低K值介電層102，低K值介電層102上具有多個(gè)凹槽(圖Ia中未標(biāo)號(hào))，所述凹槽中填充有金屬銅且進(jìn)行看化學(xué)機(jī)械平坦化制程；圖Ib中，碳化硅薄膜104覆蓋低K值介電層102和金屬銅 103上，碳化硅薄膜104在淀積時(shí)，用到的是NH3等含氮的反應(yīng)氣體。由于NH3中的氮元素會(huì)使得后續(xù)制程中的光阻有中毒的風(fēng)險(xiǎn)，使得光阻質(zhì)量下降，最終導(dǎo)致一些半導(dǎo)體互聯(lián)關(guān)鍵尺寸的不一致。因此，提供一種能夠有效避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免光阻中毒和變性的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高互聯(lián)關(guān)鍵尺寸的一致性。本發(fā)明公開(kāi)一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法，提供一襯底，在所述襯底上淀積一層低K值介電層，在所述低K值介電層上刻蝕形成多個(gè)溝槽，在所述溝槽中填充金屬銅，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化，然后形成具有第一厚度的第一碳化硅薄膜覆蓋所述金屬銅和所述低K值介電層，其中，所述第一碳化硅薄膜為多層第二碳化硅薄膜依次相互堆疊形成；
每一層第二碳化硅薄膜的制備過(guò)程中，先用含氮反應(yīng)氣體淀積形成第二碳化硅薄膜， 再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；
然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上繼續(xù)用含氮反應(yīng)氣體淀積形成新的一層第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；
重復(fù)上述第二碳化硅薄膜的形成步驟和去除氮元素的步驟，直至形成多層第二碳化硅薄膜堆疊的厚度達(dá)到第一碳化硅薄膜的厚度。上述的方法，其中，所述含氮反應(yīng)氣體包括氨氣。上述的方法，其中，采用包括碳?xì)浠衔锏牡入x子體來(lái)去除所述多層第二碳化硅薄膜中的氮元素。上述的方法，其中，所述含氮反應(yīng)氣體還包括乙基三甲基硅烷。上述的方法，其中，所述含氮反應(yīng)氣體還包括四甲基硅烷。上述的方法，其中，所述多層第二碳化硅薄膜中每一層第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同。
本發(fā)明通過(guò)將一層較厚的碳化硅薄膜分為多層，經(jīng)過(guò)多次淀積形成，每一次只淀積形成一層較薄的碳化硅薄膜，經(jīng)過(guò)去除所述較薄的碳化硅薄膜中的氮元素后再繼續(xù)在其上淀積形成新的較薄的碳化硅薄膜，重復(fù)這個(gè)過(guò)程直至形成目標(biāo)厚度的碳化硅薄膜。通過(guò)本發(fā)明的方法得到的碳化硅薄膜，其含氮量極低，因此，在后續(xù)制程中，減小了光阻旋涂在所述碳化硅薄膜上中毒的風(fēng)險(xiǎn)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，不會(huì)導(dǎo)致光阻質(zhì)量下降，使得半導(dǎo)體互聯(lián)關(guān)鍵尺寸的一致性提高了。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件。圖Ia示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的，互聯(lián)金屬上未覆蓋金屬阻擋層的示意圖； 圖Ib示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的，互聯(lián)金屬上淀積一層碳化硅薄膜的示意圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的，在互聯(lián)金屬上淀積形成第一層碳化硅薄膜的示意圖； 圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的，在去除了氮元素的第一層碳化硅薄膜上繼續(xù)淀積形成第二層碳化硅薄膜的示意圖；以及
圖2c示出了根據(jù)本發(fā)明的，在去除了氮元素的第二層碳化硅薄膜上繼續(xù)淀積形成第二層碳化硅薄膜的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本說(shuō)明書(shū)中所涉及的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”和權(quán)利要求書(shū)以及說(shuō)明書(shū)中類(lèi)似內(nèi)容是用于區(qū)別相似的元素而不是用于從時(shí)間、空間、排名或其他任何方式來(lái)描述先后順序。在合適的情況下，可互換使用。本發(fā)明公開(kāi)一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法，提供一襯底101，在襯底 101上淀積一層低K值介電層102，在低K值介電層102上刻蝕形成多個(gè)溝槽(圖2a中未標(biāo)號(hào))，在所述溝槽中填充金屬銅103，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜200 (參考圖2c)覆蓋金屬銅103和低K值介電層102。其中，第一碳化硅薄膜200不是一次淀積形成的，是通過(guò)先后淀積多層較薄的第二碳化硅薄膜后，所述多層第二碳化硅薄膜依次相互堆疊形成的。具體地，每一層第二碳化硅薄膜的制備過(guò)程中，先用含氮反應(yīng)氣體淀積形成第二碳化硅薄膜，再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；
然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上繼續(xù)用含氮反應(yīng)氣體淀積形成新的一層第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；
重復(fù)上述第二碳化硅薄膜的形成步驟和去除氮元素的步驟，直至形成多層第二碳化硅薄膜堆疊的厚度達(dá)到第一碳化硅薄膜的厚度。更為具體地，本發(fā)明的方法中，所述含氮反應(yīng)氣體包括氨氣。在一個(gè)優(yōu)選例中，本發(fā)明采用包括碳?xì)浠衔锏牡入x子體來(lái)去除所述多層第二碳化硅薄膜中的氮元素。具體采用哪種碳?xì)浠衔?CxHy)可以根據(jù)需要決定，這是現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。在一個(gè)實(shí)施例中，所述含氮反應(yīng)氣體還包括乙基三甲基硅烷。在一個(gè)變化例中，所述含氮反應(yīng)氣體還包括四甲基硅烷，用四甲基硅烷來(lái)代替乙
基三甲基硅烷。在又一個(gè)變化例中，所述多層第二碳化硅薄膜中每一層第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同，也就是在每一個(gè)淀積形成一層第二碳化硅薄膜時(shí)，可以根據(jù)需要的第一碳化硅薄膜的厚度來(lái)選擇第二硅薄膜的厚度。特別是多層第二碳化硅薄膜的堆疊中的最上層第二碳化硅薄膜，需要根據(jù)第一碳化硅薄膜選擇所述最上層第二碳化硅薄膜的厚度。參考圖2a、圖2b和圖2c所示的一個(gè)具體實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，分三次先后淀積形成三層第二碳化硅薄膜201、202和203，圖中沒(méi)有示出每一層第二碳化硅薄膜形成后去除氮元素的步驟，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本發(fā)明之所以將碳化硅薄膜分為多次淀積形成的目的就是方便去除碳化硅薄膜中的氮元素。在圖2c中，最終去除了最上層第二碳化硅薄膜203中的氮元素后，參考圖lb，本發(fā)明所得到的碳化硅薄膜的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)工藝方法所得到的碳化硅薄膜的結(jié)構(gòu)相同，同時(shí)，氮元素含量極低。本發(fā)明通過(guò)將一層較厚的碳化硅薄膜通過(guò)多次淀積，每一次只淀積一層較薄的碳化硅薄膜，并去除淀積好的較薄的碳化硅薄膜中的氮元素后才在其上繼續(xù)淀積新的一層碳化硅薄膜。通過(guò)上方法淀積出的碳化硅薄膜，相比于傳統(tǒng)的碳化硅薄膜工藝(NDC =Nitrogen Doped Carbide),由于所含氮元素濃度極低極低，在后續(xù)的與光阻接觸過(guò)程中，避免了光阻中毒和變性的風(fēng)險(xiǎn)，這樣，可以大大提高半導(dǎo)體互聯(lián)關(guān)鍵尺寸的一致性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)所述變化例，這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法，提供一襯底，在所述襯底上淀積一層低K值介電層，在所述低K值介電層上刻蝕形成多個(gè)溝槽，在所述溝槽中填充金屬銅，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜覆蓋所述金屬銅和所述低K值介電層，其特征在于，所述第一碳化硅薄膜為多層第二碳化硅薄膜依次相互堆疊形成；每一層第二碳化硅薄膜的制備過(guò)程中，先用含氮反應(yīng)氣體淀積形成第二碳化硅薄膜， 再去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上繼續(xù)用含氮反應(yīng)氣體淀積形成新的一層第二碳化硅薄膜，再去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；重復(fù)上述第二碳化硅薄膜的形成步驟和去除氮元素的步驟，直至形成多層第二碳化硅薄膜堆疊的厚度達(dá)到第一碳化硅薄膜的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氮反應(yīng)氣體包括氨氣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，采用包括碳?xì)浠衔锏牡入x子體來(lái)去除所述多層第二碳化硅薄膜中的氮元素。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反應(yīng)氣體還包括乙基三甲基硅烷。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反應(yīng)氣體還包括四甲基硅烷。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述多層第二碳化硅薄膜中每一層第二碳化硅薄膜的厚度彼此不全相同。
全文摘要
一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法，在襯底上淀積一層低K值介電層，在低K值介電層上刻蝕形成多個(gè)溝槽，在溝槽中填充金屬銅，再進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平坦化，然后形成第一碳化硅薄膜覆蓋所述金屬銅和所述低K值介電層，所述第一碳化硅薄膜為多層第二碳化硅薄膜依次相互堆疊形成；每一層第二碳化硅薄膜的制備過(guò)程中，先用含氮反應(yīng)氣體淀積形成第二碳化硅薄膜，再用等離子體去除所述第二碳化硅薄膜中的氮元素；然后在去除了氮元素的第二碳化硅薄膜上繼續(xù)淀積形成新的第二碳化硅薄膜，再用等離子體去除所述新的第二碳化硅薄膜中的氮元素；重復(fù)上述第二碳化硅薄膜的形成步驟和去除氮元素的步驟，直至形成多層第二碳化硅薄膜堆疊的厚度達(dá)到第一厚度。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102437093SQ20111022212
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者張文廣, 徐強(qiáng), 鄭春生, 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司