[发明专利]修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造工艺方法，尤其涉及一种修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法。

背景技术

在半导体芯片的制造生产工艺中，后段的金属互连层工艺包括膜质淀积、干法刻蚀、化学机械研磨等多个工艺制程。其中，在膜质淀积制程中会使用到等离子体增强化学气相沉积工艺（plasma enhanced chemical vapor deposition，简称PECVD）；并且在通孔刻蚀制程中需要在大功率的偏压电源下进行刻蚀。以上两个工艺制程中均不可避免的形成等离子体损伤的累积。当此类的离子损伤缺陷累积到一定程度时，就会产生电荷击穿效应，从而造成器件的损害，如图1所示，图1是后段工艺等离子体损伤累积与器件漏电性能参数关系示意图，图中纵坐标代表器件的漏电流，横坐标代表后段工艺中的等离子体损伤的累计工艺步骤次数，从图中可知，随着等离子体损伤累计工艺步骤次数的增加，器件的漏电流会逐渐增大，同时较轻程度的等离子损伤会累积在器件当中，造成器件漏电性能等其他电学参数性能的下降，从而影响产品的电学稳定性。

基于上述原因，在实际生产的过程中，业界通常的做法是在产品进行最终的电学测试前，通过使用氢气退火工艺来修复前序工艺过程中带来的等离子体损伤效应。但是，氢气退火工艺之后还需要进行金属互连层工艺的顶层钝化膜刻蚀后的干法去胶工艺，在该工艺中一般采用氧气作为刻蚀反应的等离子气体，这样又会继续对器件继续形成等离子体损伤的累积。因而，导致最终对器件的等离子体损伤修复程度有限，即不能完全修复器件中的等离子体损伤。

中国专利（CN1320629C）公开了一种处理集成电路器件的等离子体损伤修复方法，将含有各向同性刻蚀组分的等离子体处理工艺应用于栅极结构侧面上的侧壁隔离物和衬底的暴露部分，等离子体处理工艺至少具有CF₄蚀刻类和含O₂类物质以稀释含氟类物质，congestion减少由含氟类物质形成的聚合物，所述刻蚀剂类引起含二氧化硅物质的沉积，以在侧壁隔离物暴露部分和衬底暴露部分的物理损伤部分之上引起平滑处理。该专利主要用于栅极结构侧面上的侧壁隔离物和衬底暴露的部分，对这两个部分进行等离子体损伤的修复。

可见，目前还尚不存在一种针对后道的金属互连层生产工艺过程中修复等离子体损伤的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，应用于后段金属互连层的制备工艺中顶层钝化膜沉积工艺后形成的半导体结构上，其中，所述方法包括：

采用光刻工艺于所述半导体结构的表面制备具有工艺图案的光阻；

继续以所述光阻为掩膜对所述半导体结构进行刻蚀后，采用含氢和氮的混合干法刻蚀气体去除所述光阻层，以对所述半导体结构中等离子体损伤进行修复。

所述的修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，其中，所述混合干法刻蚀气体中包括氢气、氧气和氮气；

其中，所述氢气的含量为2%～20%，所述氧气的含量为20%～50%，所述氮气的含量为20%～50%。

所述的修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，其中，去除所述光阻层的过程中，温度控制在200～300℃。

所述的修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，其中，去除所述光阻层的过程中，压力控制在0.5～3T。

所述的修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，其中，去除所述光阻层的过程中，功率控制在500～3000W。

所述的修复金属互连层工艺中等离子体损伤的方法，其中，所述半导体结构包括一衬底，还包括通过所述后段金属互连层工艺于所述衬底上依次形成介质层、金属层和顶层钝化膜；

其中所述介质层、所述金属层和所述顶层钝化膜经刻蚀后形成符合工艺要求的形貌。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明方法通过对现有的金属互连层工艺中的顶层钝化膜的光刻胶去除工艺与氢气退火工艺进行整合，采用含氢和含氮的刻蚀气体对顶层钝化膜进行光刻胶的去除，在刻蚀去除光刻胶的过程中，形成氢活性基并作用于器件上，以修复器件中的等离子体损伤，从而使得仅通过一步的刻蚀步骤就可以同时实现刻和修复两个工艺效果。与传统的工艺相比，节省了工艺步骤。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。