[发明专利]双镶嵌结构形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种双镶嵌结构形成方法。

背景技术

在集成电路设计和制造中，随着铜在芯片性能方面取得明显的优势，铜互连线逐渐取代铝金属化成为集成电路互连技术发展的新趋势。由于应用常规的等离子体刻蚀工艺，不易使铜形成图形，且干法刻蚀铜时，在它的化学反应期间不产生挥发性的副产物，因此，通常采用双镶嵌工艺形成铜互连线，即，首先，形成双镶嵌结构；继而，在所述双镶嵌结构中填充铜。

通常，形成双镶嵌结构的具体步骤包括，步骤11：如图1所示，在基底10上形成介质层20及贯穿所述介质层20的通孔22；步骤12：如图2所示，形成覆盖所述介质层20并填充所述通孔22的抗蚀剂层30；步骤13：如图3所示，图形化所述抗蚀剂层30，暴露所述介质层20的部分表面及填充所述通孔22的抗蚀剂层32；步骤14：如图4所示，以覆盖所述介质层20的部分表面的抗蚀剂层30为掩模，去除部分深度的所述介质层20及填充所述通孔22的抗蚀剂层32；步骤15：如图5所示，去除所述抗蚀剂层30和32。

然而，实际生产发现，如图6、图7、图8所示，形成的双镶嵌结构通常具有刻面缺陷42(facet)及/或栏式缺陷44(fence)，继而，在所述双镶嵌结构中填充铜后，影响铜互连的质量。如何减少所述刻面缺陷及栏式缺陷的产生成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2005年8月17日公告的公告号为“CN1215551C”的中国专利中提供了一种双镶嵌方法，通过阻障层先行沉积于沟渠以及开口的表面，继而导电层形成在所述阻障层上和回填于开口和沟渠内，使得在沟渠的两侧壁面的粗糙面获得改善并消除凸起结构。但是，应用所述方法减少所述刻面缺陷及栏式缺陷的产生时，需使获得的双镶嵌结构发生结构改变，即，在所述沟渠侧壁面增加了阻障层，继而，将导致互连结构的改变，进而，导致包含欧姆电阻在内的器件电学性能的改变。

发明内容

本发明提供了一种双镶嵌结构形成方法，可减少形成双镶嵌结构时刻面缺陷及栏式缺陷的产生。

本发明提供的一种双镶嵌结构形成方法，包括：

在基底上形成介质层及贯穿所述介质层的通孔；

形成覆盖所述介质层并填充所述通孔的抗蚀剂层；

图形化所述抗蚀剂层，暴露所述介质层的部分表面及填充所述通孔的抗蚀剂层；

以覆盖所述介质层的部分表面的抗蚀剂层为掩模，执行主刻蚀操作，去除部分深度的所述介质层及填充所述通孔的抗蚀剂层，使填充所述通孔的抗蚀剂层高于剩余的所述介质层；

利用氟碳气体执行平行于所述基底的刻蚀操作；

去除部分深度的填充所述通孔的抗蚀剂层，使获得的填充所述通孔的抗蚀剂层与剩余的所述介质层高度相同；

去除剩余的所述抗蚀剂层。

可选地，所述介质层为低介电常数材料；可选地，所述抗蚀剂层为ArF光刻胶；可选地，去除部分深度的所述介质层及填充所述通孔的抗蚀剂层时采用等离子体刻蚀工艺，执行所述等离子体刻蚀操作时，应用的反应气体对所述介质层的刻蚀速率高于其对所述抗蚀剂层的刻蚀速率；可选地，所述反应气体包含刻蚀气体CF₄和溅蚀气体Ar，所述刻蚀气体的流速小于所述溅蚀气体的流速；可选地，所述氟碳气体包括CF₄，以及，C₄F₈或C₄F₆中的至少一种；可选地，执行平行于所述基底的刻蚀操作时，偏置功率为零；可选地，执行平行于所述基底的刻蚀操作时的源功率高于执行主刻蚀操作时的源功率；可选地，去除部分深度的填充所述通孔的抗蚀剂层时，采用氧气灰化工艺；可选地，去除部分深度的填充所述通孔的抗蚀剂层时，氧气的流速小于去除剩余的所述抗蚀剂层时氧气的流速。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的双镶嵌结构形成方法，通过在执行主刻蚀操作时，使填充所述通孔的抗蚀剂层高于剩余的所述介质层，可减少传统技术中由于填充所述通孔的抗蚀剂层低于剩余的所述介质层时导致的靠近通孔的所述介质层被侧蚀的现象的发生，即，可减少刻面缺陷的产生；继而，利用氟碳气体执行平行于所述基底的刻蚀操作，以去除经过主刻蚀操作后附着于高出的填充所述通孔的抗蚀剂层侧壁上的副产物，再去除剩余的所述抗蚀剂层，可减少去除抗蚀剂层后所述副产物的残留，即，可减少栏式缺陷的产生，且不改变互连结构；