專利名稱：一種避免光阻中毒的碳化硅薄膜制備新方法
技術領域：
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：
在現(xiàn)代CMOS器件的制造中，隨著關鍵尺寸的不斷縮小，互聯(lián)金屬從鋁過渡到了銅，而金屬阻擋介質層也有傳統(tǒng)的氮化硅過渡到了碳化硅。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上具有多個凹槽(圖Ia中未標號)，所述凹槽中填充有金屬銅且進行看化學機械平坦化制程；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，用到的是NH3等含氮的反應氣體。由于NH3中的氮元素會使得后續(xù)制程中的光阻有中毒的風險，使得光阻質量下降，最終導致一些半導體互聯(lián)關鍵尺寸的不一致。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)明內容
本發(fā)明的目的是避免光阻中毒和變性的風險，從而提高互聯(lián)關鍵尺寸的一致性。本發(fā)明公開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溝槽，在所述溝槽中填充金屬銅，再進行化學機械平坦化，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程中，先用含氮反應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到第一碳化硅薄膜的厚度。上述的方法，其中，所述含氮反應氣體包括氨氣。上述的方法，其中，采用包括碳氫化合物的等離子體來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)明通過將一層較厚的碳化硅薄膜分為多層，經過多次淀積形成，每一次只淀積形成一層較薄的碳化硅薄膜，經過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，重復這個過程直至形成目標厚度的碳化硅薄膜。通過本發(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險，從而克服了現(xiàn)有技術中的不足，不會導致光阻質量下降，使得半導體互聯(lián)關鍵尺寸的一致性提高了。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發(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。
具體實施例方式以下結合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施方式
僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍。本領域技術人員理解，本說明書中所涉及的術語“第一”、“第二”和權利要求書以及說明書中類似內容是用于區(qū)別相似的元素而不是用于從時間、空間、排名或其他任何方式來描述先后順序。在合適的情況下，可互換使用。本發(fā)明公開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上刻蝕形成多個溝槽(圖2a中未標號)，在所述溝槽中填充金屬銅103，再進行化學機械平坦化，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程中，先用含氮反應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，所述含氮反應氣體包括氨氣。在一個優(yōu)選例中，本發(fā)明采用包括碳氫化合物的等離子體來去除所述多層第二碳化硅薄膜中的氮元素。具體采用哪種碳氫化合物(CxHy)可以根據(jù)需要決定，這是現(xiàn)有技術，在此不予贅述。在一個實施例中，所述含氮反應氣體還包括乙基三甲基硅烷。在一個變化例中，所述含氮反應氣體還包括四甲基硅烷，用四甲基硅烷來代替乙
基三甲基硅烷。在又一個變化例中，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，也就是在每一個淀積形成一層第二碳化硅薄膜時，可以根據(jù)需要的第一碳化硅薄膜的厚度來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所示的一個具體實施例，在這個實施例中，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，本領域技術人員理解，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構與傳統(tǒng)工藝方法所得到的碳化硅薄膜的結構相同，同時，氮元素含量極低。本發(fā)明通過將一層較厚的碳化硅薄膜通過多次淀積，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)的與光阻接觸過程中，避免了光阻中毒和變性的風險，這樣，可以大大提高半導體互聯(lián)關鍵尺寸的一致性。本領域技術人員應該理解，本領域技術人員結合現(xiàn)有技術以及上述實施例可以實現(xiàn)所述變化例，這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實質內容，在此不予贅述。以上對本發(fā)明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質內容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案保護的范圍內。
權利要求
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溝槽，在所述溝槽中填充金屬銅，再進行化學機械平坦化，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程中，先用含氮反應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到第一碳化硅薄膜的厚度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氮反應氣體包括氨氣。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，采用包括碳氫化合物的等離子體來去除所述多層第二碳化硅薄膜中的氮元素。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反應氣體還包括乙基三甲基硅烷。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述含氮反應氣體還包括四甲基硅烷。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，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溝槽，在溝槽中填充金屬銅，再進行化學機械平坦化，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程中，先用含氮反應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到第一厚度。
文檔編號H01L21/768GK102437093SQ20111022212
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權日2011年8月4日
發(fā)明者張文廣, 徐強, 鄭春生, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司