[发明专利]互连结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更为具体的，本发明涉及一种互连结构的制造方法。

背景技术

半导体制造工艺是一种平面制造工艺，其在同一衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并互相连接以具有完整的电子功能。在这一制造过程中，常需要在衬底上形成大量的沟槽，其可通过填充金属形成金属互连结构。

随着半导体器件工艺节点降低到32nm甚至更小，其器件形态，例如后段制程中金属导线沟槽的刻蚀，很难通过传统的方法控制。在干法刻蚀工艺中，为了得到更好的低介电常数材料刻蚀选择性，常常利用氮化钛作为硬质幕罩层，通过干法刻蚀方法形成半导体器件的金属导线沟槽。

如图1所示，示出了现有工艺中互连结构制造方法的流程示意图，包括：S101，提供半导体衬底，所述半导体衬底包含内部形成有金属插塞的低介电常数层间介质层，所述半导体衬底上具有形成开口的氮化钛硬掩模层，其中位于所述氮化钛硬掩模层下的半导体衬底部分为氧化硅保护层，所述氮化钛硬掩模层中的开口正对半导体衬底中低介电常数层间介质层内的金属插塞；S102，干法刻蚀所述半导体衬底，以形成暴露出金属插塞的金属导线沟槽；S103，湿法清洗所述半导体衬底，以去除所述干法刻蚀后的刻蚀残留物。

现有工艺形成的金属导线沟槽如图2所示，其所在的半导体衬底从下到上依次包括暴露出金属插塞101的低介电常数层间介质层100、氮掺杂碳化硅阻挡层102、低介电常数介质层103、氧化硅保护层104和氮化钛硬掩模层105。由于低介电常数介质层103比氧化硅保护层104和氮化钛硬掩模层105疏松，干法刻蚀后所形成的金属导线沟槽其开口处的氧化硅保护层104和氮化钛硬掩模层105较其下方的低介电常数介质层103横向凸起。而其后的湿法清洗只能够清洗干法刻蚀残留物，并不会改变所形成沟槽的形状，因此，金属导线沟槽开口处的氮化钛和氧化硅横向凸起必然会影响后续工艺中的籽晶层和金属互连线的沉积，进而影响所制造器件的性能。

在公开号为CN101587837A的中国专利，公开了更多互连结构中金属导线沟槽的制造方法。但随着半导体器件工艺节点的不断降低，该制造互连结构的方法也会面临金属导线沟槽开口处的半导体衬底横向凸起，影响后续互连结构中籽晶层和金属互连线的沉积。

因此，需要提供一种新的互连结构的制造方法，来减小金属导线沟槽开口处的氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层横向凸起，防止形成的氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层横向凸起，影响后续工艺中籽晶层和金属互连线的沉积，提高所制造半导体器件的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种互连结构的制造方法，通过湿法清洗半导体衬底表面的氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层，改善所形成的金属导线沟槽的形态，提高所制造半导体器件的性能。

为解决上述问题，本发明提供的互连结构的制造方法，基本步骤包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包含内部形成有金属插塞的低介电常数层间介质层，所述半导体衬底上具有形成开口的氮化钛硬掩模层，其中位于所述氮化钛硬掩模层下的半导体衬底部分为氧化硅保护层，所述氮化钛硬掩模层中的开口正对半导体衬底中低介电常数层间介质层内的金属插塞；

干法刻蚀所述半导体衬底，以形成暴露出金属插塞的金属导线沟槽，所述金属导线沟槽中氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层在金属导线沟槽开口处横向凸起；

利用含氟的酸性溶液湿法清洗所述氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层，以去除部分氧化硅和氮化钛，使氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层的开口宽度与所述金属导线沟槽对应。

可选的，在半导体衬底中，所述层间介质层和氧化硅保护层之间还形成有氮掺杂碳化硅阻挡层和低介电常数介质层。

可选的，所述干法刻蚀采用等离子体刻蚀。

可选的，所述干法刻蚀之后还包含有湿法清洗所述半导体衬底，以去除所述干法刻蚀后的刻蚀残留物，所述去除刻蚀残留物的清洗溶液为H₂O、H₂SO₄、H₂O₂和HF的混合溶液。

可选的，所述利用含氟的酸性溶液湿法清洗所述氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层包括：将半导体衬底包含氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层的一面朝下并浸入湿洗溶液，所述湿洗溶液浸没氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层；提起所述半导体衬底，将半导体衬底中包含氧化硅保护层和氮化钛硬掩模层的一面朝上。