專利名稱：超低介電常數層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件的制作領域，特別涉及一種超低介電常數層的制作方法。
技術背景
在半導體器件的制作過程中，需要制作層間介質。層間介質充當了各層金屬間及第一金屬層與半導體器件的硅襯底之間的介質材料。通常，層間介質都是采用二氧化硅作為材料的，但是寄生電阻值比較高，會影響最終制作的半導體器件的性能，尤其隨著半導體技術的發(fā)展，半導體器件的特征尺寸越來越小，這種情況就越來越嚴重。因此，在介質層上增加了可以降低寄生電阻值的低介電常數層，該低介電常數層采用低介電常數材料，例如含有硅、氧、碳和氫元素的類似氧化物的黑鉆石(black diamond,BD)等，這樣就可以降低整個介質層的寄生電阻值。
為了更進一步地降低整個介質層的寄生電阻值，在低介電常數層的基礎上出現了超低介電常數層，也就是對低介電常數層進行紫外線(UV)照射后，形成多孔結構的超低介電常數層，其的寄生電阻值可以比低介電常數層少40%。但是，將超低介電常數層作為層間介質，在后續(xù)制作金屬連線的過程中，常常會引起介電常數材料的遷移，從而會提高寄生電阻值。
圖I為現有技術制作具有金屬連線的超低介電常數層的方法流程圖，結合圖2a 圖2d所示的現有技術制作具有金屬連線的超低介電常數層的結構簡化剖面圖，對該方法進行詳細說明
步驟101、在金屬層11上沉積低介電常數層12，如圖2a所示；
在本步驟之前，已經在硅片上制作了器件層，包括柵極及有源區(qū)等，然后在器件層之上制作金屬層11，由于與本發(fā)明無關，在圖2a中沒有體現；
步驟102、對低介電常數層12采用UV照射，形成具有多孔結構的超低介電常數層 12’，如圖2b所示；
步驟103、對具有多孔結構的超低介電常數層12’進行光刻，也就是在超低介電常數層12’上依次涂覆抗反射層 (BARC) 13和光刻膠層14，然后對光刻膠層14進行曝光和顯影，在光刻膠層14上形成金屬通孔和溝槽的圖案，如圖2c所示；
步驟104、以具有金屬通孔和溝槽的圖案的光刻膠層14為掩膜，依次刻蝕BARC13 和超低介電常數層12’，在超低介電常數層形成金屬通孔和溝槽；
在本步驟中，由于超低介電常數層12’具有多孔結構，所以在刻蝕時由于對超低介電常數層12’的作用，會引起介電常數材料的遷移；
步驟105、濕法清洗去除剩余的光刻膠層14和BARC13，然后采用物理氣相淀積 (PVD, physical vapor deposition)方法在溝槽和通孔中沉積滿金屬,最后采用化學機械平坦化(CMP, chemical mechanical planarization)方式拋光超低介電常數層12’表面的金屬，形成金屬連線，如圖2d所示；
在本步驟中，由于超低介電常數層12’具有多孔結構，所以由于在PVD方式沉積金屬和CMP方式拋光金屬過程中對超低介電常數層12’的作用，會引起介電常數材料的遷移。
從上述過程可以看出，由于超低介電常數層12’具有多孔結構，也就是結構比較稀疏，在刻蝕、PVC和CMP時就會對結構稀疏的超低介電常數層12’產生比較大影響，造成其中的介電常數材料的遷移，而其中的介電常數材料的遷移，又會使得超低介電常數層12’的寄生電阻值升高，會最終降低制作的半導體器件的性能。發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種超低介電常數層的制作方法，該方法能夠防止所制作的超低介電常數層中的介電常數材料的遷移。
為達到上述目的，本發(fā)明實施的技術方案具體是這樣實現的
一種超低介電常數層的制作方法，該方法包括
在硅片的金屬層上沉積低介電常數層，采用光刻方式在所述低介電常數層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層；
以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數層，形成溝槽和通孔；
濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數層表面，在所述低介電常數層中形成金屬連線；
對所述低介電常數層采用紫外光照射，形成超低介電常數層。
所述低介電常數層采用紫外光照射之前，該方法還包括
對具有金屬連線的所述低介電常數層，采用濕法清洗方式清洗。
所述濕法清洗方式采用的的溶劑為氧氣02、氨水NH40H、雙氧水H202和檸檬酸的混合溶劑。
所述對所述低介電常數層采用紫外光照射的時間為50 100秒，功率powder為 100 瓦。
所述拋光金屬至所述低介電常數層表面的磨料為氨水NH40H和雙氧水的混合溶劑。
由上述技術方案可見，本發(fā)明在低介電常數層上先依次采用光刻、刻蝕、PVD及 CMP方式制作金屬連線后，再將低介電常數層采用UV照射形成超低介電常數層，這樣，就不會像現有技術那樣，在刻蝕、PVC和CMP時就會對已經形成的結構稀疏的超低介電常數層產生比較大影響，造成其中的介電常數材料的遷移。因此，本發(fā)明提供的方法防止所制作的超低介電常數層中的介電常數材料的遷移。


圖I為現有技術制作具有金屬連線的超低介電常數層的方法流程圖2a 圖2d為現有技術制作具有金屬連線的超低介電常數層的結構簡化剖面圖3為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數層的方法流程圖4a 4e為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數層的結構簡化剖面圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。
從現有技術可以看出，導致超低介電常數層其中的介電常數材料的遷移的原因是，在超低介電常數層中制作金屬連線時會采用刻蝕、PVD和CMP，這些都會對結構稀疏的超低介電常數層產生比較大影響。因此，本發(fā)明為了克服這個問題，采用了在低介電常數層上先依次采用光刻、刻蝕、PVD及CMP方式制作金屬連線后，再將低介電常數層采用UV照射形成超低介電常數層。由于低介電常數層的結構致密，所以不會在制作金屬連線時采用的刻蝕、PVD和CMP產生影響，導致其中的介電常數材料的遷移，最后再制作超低介電常數層會進一步降低寄生電阻。
更進一步地，在由低介電常數層形成超低介電常數層時，會收縮，而形成在其中的金屬連線不會收縮，這就會造成金屬連線表面與最終形成的超低介電常數層表面不在同一平面上，為了克服這個問題，在制作金屬連線過程中，在CMP方式后增加一個高選擇比濕法清洗步驟，降低金屬連線表面比低介電常數層表面低，達到與最終形成的超低介電常數層表面齊平。
圖3為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數層的方法流程圖，結合圖4a 4e為本發(fā)明制作具有金屬連線的超低介電常數層的結構簡化剖面圖，對本發(fā)明進行詳細說明
步驟301、在金屬層11上沉積低介電常數層12，如圖4a所示；
在本步驟之前，已經在硅片上制作了器件層，包括柵極及有源區(qū)等，然后在器件層之上制作金屬層11，由于與本發(fā)明無關，在圖4a中沒有體現；
步驟302、對低介電常數層12進行光刻，也就是在低介電常數層12上依次涂覆 BARC13和光刻膠層14，然后對光刻膠層14進行曝光和顯影，在光刻膠層14上形成金屬通孔和溝槽的圖案，如圖4b所示；
步驟303、以具有金屬通孔和溝槽的圖案的光刻膠層14為掩膜，依次刻蝕BARC13 和低介電常數層12，在超低介電?！祵有纬山饘偻缀蜏喜郏?br> 步驟304、濕法清洗去除剩余的光刻膠層14和BARC13，然后采用PVD，方法在溝槽和通孔中沉積滿金屬，最后采用CMP方式拋光低介電常數層12表面的金屬，形成金屬連線， 如圖4c所示；
在該步驟中，為了在CMP時快速去除低介電常數層12表面的多余金屬采用高選擇比的磨料進行，該磨料為氨水(NH40H)和雙氧水的混合溶劑；
步驟305、采用高選擇比的濕法清洗方式清洗金屬連線，降低金屬連線表面比低介電常數層表面低，如圖4d所示；
在該步驟中，濕法清洗方式采用的溶劑為氧氣(02)、氨水(NH40H)、雙氧水 (H202)和檸檬酸的混合溶劑；
步驟306、對具有金屬連線的低介電常數層12采用UV照射，形成具有金屬連線的多孔結構的超低介電常數層12’，如圖4e所示；
在該步驟中，UV照射時間為50 100秒，功率powder為100瓦。
在該實施例中，BARC可以省略，且金屬層的材料可以為銅。
以上舉較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內?！?br> 權利要求
1.一種超低介電常數層的制作方法，該方法包括在硅片的金屬層上沉積低介電常數層，采用光刻方式在所述低介電常數層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數層，形成溝槽和通孔；濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數層表面，在所述低介電常數層中形成金屬連線；對所述低介電常數層采用紫外光照射，形成超低介電常數層。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述低介電常數層采用紫外光照射之前，該方法還包括對具有金屬連線的所述低介電常數層，采用濕法清洗方式清洗。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述濕法清洗方式采用的的溶劑為氧氣02、氨水NH40H、雙氧水H202和檸檬酸的混合溶劑。
4.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述對所述低介電常數層采用紫外光照射的時間為50 100秒，功率powder為100瓦。
5.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述拋光金屬至所述低介電常數層表面的磨料為氨水NH40H和雙氧水的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超低介電常數層的制作方法，該方法包括在硅片的金屬層上沉積低介電常數層，采用光刻方式在所述低介電常數層上形成具有溝槽和通孔的圖案的光刻膠層；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述低介電常數層，形成溝槽和通孔；濕法清洗去除光刻膠層后，在溝槽和通孔沉積金屬后，拋光金屬至所述低介電常數層表面，在所述低介電常數層中形成金屬連線；對所述低介電常數層采用紫外光照射，形成超低介電常數層。本發(fā)明可以防止所制作的超低介電常數層中的介電常數材料的遷移。
文檔編號H01L21/31GK102881584SQ20111019391
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者周鳴, 洪中山 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司