降低多孔low-k材料的k值的互連工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種降低多孔low-k材料的k值的互連工
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【背景技術(shù)】
[0002]隨著CMOS集成電路制造工藝的發(fā)展以及關(guān)鍵尺寸的縮小，很多新的材料和工藝被運(yùn)用到器件制造工藝中，用以改善器件性能。多孔low k材料可以實(shí)現(xiàn)2.5左右的介電常數(shù)(空氣的介電常數(shù)為1，所以多孔材料能夠獲取很低的k值)，能夠有效降低集成電路的RC延遲。
[0003]目前的多孔low k材料(主要是BD2:Black Diamond 2)的形成分了兩個(gè)步驟:薄膜沉積和紫外照射。薄膜沉積是在PECVD反應(yīng)腔里完成的，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)通入有機(jī)致孔劑(ATRP)。沉積得到的初始薄膜并不是多孔的，里面含有大量的致孔劑。隨后在紫外照射反應(yīng)腔中，致孔劑在紫外線的作用下被驅(qū)趕出薄膜，同時(shí)薄膜內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成多孔。有機(jī)致孔劑被趕出的越徹底，越有利于提尚多孔1w k材料的性能。
[0004]請(qǐng)參閱圖1，現(xiàn)有的后段互連工藝包括:
[0005]步驟LOl:在半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積阻擋層和low-k材料；這里，在前續(xù)互連工藝的第一溝槽形成和填充金屬之后，在襯底表面沉積銅擴(kuò)散阻擋層，一般為氮摻雜碳化硅(NDC)，然后在銅擴(kuò)散阻擋層表面沉積low-k材料；
[0006]步驟L02:對(duì)low-k材料進(jìn)行紫外固化工藝，以形成多孔low_k材料；在這個(gè)過(guò)程中l(wèi)ow-k材料中的致孔劑被趕出并形成多孔，同時(shí)薄膜發(fā)生厚度收縮。
[0007]步驟L03:經(jīng)光刻和刻蝕工藝，在多孔low-k材料中形成第二溝槽，并刻蝕掉第二溝槽底部的阻擋層，以暴露第一溝槽中的填充金屬；
[0008]步驟L04:在第二溝槽中進(jìn)行金屬填充，然后對(duì)所填充的金屬進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨至多孔low-k材料表面；從而在多孔low k材料中形成銅互連線(一般而言將化學(xué)機(jī)械研磨作為形成某一層金屬連線的最后一步)。金屬的填充方法包括銅電鍍等。第一溝槽及其內(nèi)的填充金屬和第二溝槽及其內(nèi)的填充金屬構(gòu)成互連通孔；
[0009]步驟L05:在多孔low-k材料表面和所填充的金屬表面沉積阻擋層；這里，阻擋層為氮摻雜碳化娃。
[0010]然而，在上述紫外固化工藝(UV Cure)過(guò)程中，low_k薄膜會(huì)發(fā)生收縮，一般收縮率在10% -20% (即厚度減少10% -20% )。紫外固化的目的是形成多孔稀疏的薄膜，以獲取k值更低的薄膜，但是收縮對(duì)材料而言是一個(gè)致密化的過(guò)程，從而導(dǎo)致k值升高。
[0011 ] 因此，需要一種方法使的紫外固化過(guò)程中l(wèi)0W-k材料不發(fā)生收縮，從而避免k值的升尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服以上問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種降低多孔low-k材料的k值的互連工藝，期間對(duì)多孔low-k材料分步多次進(jìn)行紫外固化工藝。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了降低多孔low-k材料的k值的互連工藝，在完成前段互連工藝的一半導(dǎo)體器件襯底上進(jìn)行，半導(dǎo)體器件襯底包括前段互連工藝形成的第一溝槽及其內(nèi)的填充金屬，其包括以下步驟:
[0014]步驟01:在所述半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積第一阻擋層和low-k材料；
[0015]步驟02:對(duì)所沉積的所述low-k材料進(jìn)行第一紫外固化工藝；
[0016]步驟03:經(jīng)光刻和刻蝕工藝，在所述low-k材料中形成第二溝槽，并將所述第二溝槽底部的所述第一阻擋層刻蝕掉，以暴露所述第一溝槽中的填充金屬；
[0017]步驟04:在所述第二溝槽中進(jìn)行金屬填充，然后對(duì)所填充的金屬進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨至所述low-k材料表面；所述第一溝槽及其內(nèi)的填充金屬和所述第二溝槽及其內(nèi)的填充金屬構(gòu)成互連通孔；
[0018]步驟05:對(duì)所述low-k材料進(jìn)行第二紫外固化工藝，以形成多孔low-k材料；
[0019]步驟06:在所述多孔low-k材料表面和所填充的金屬表面沉積第二阻擋層。
[0020]優(yōu)選地，所述第一紫外固化工藝中，采用的固化溫度為300?400°C。
[0021]優(yōu)選地，所述第二紫外固化工藝所采用的時(shí)間為所述第一紫外固化工藝時(shí)間與所述第二紫外固化工藝時(shí)間總和的5?20%。
[0022]優(yōu)選地，所述第一紫外固化時(shí)間為100?1000S。
[0023]優(yōu)選地，所述第二紫外固化工藝中，采用的固化溫度為300?400°C。
[0024]優(yōu)選地，形成所述low-k材料的主要反應(yīng)物包括:甲基二乙氧基硅烷和α -萜品烯。
[0025]優(yōu)選地，形成所述low-k材料采用的反應(yīng)溫度為200?400°C。
[0026]優(yōu)選地，所述步驟04中還包括:采用化學(xué)機(jī)械研磨掉部分所述low-k材料。
[0027]優(yōu)選地，所述第一阻擋層或所述第二阻擋層的材料為氮摻雜碳化硅。
[0028]優(yōu)選地，所述第一溝槽或所述第二溝槽內(nèi)壁表面沉積有擴(kuò)散阻擋層。
[0029]本發(fā)明的互連工藝，通過(guò)在互連通孔形成前后分別進(jìn)行第一紫外固化工藝和第二紫外固化工藝，第一次紫外固化工藝使low-k材料的k值降低且機(jī)械性能上升，在第二紫外固化過(guò)程中，利用互連通孔的支撐作用，避免low-k材料發(fā)生收縮，提高了孔隙率和降低了k值，克服了傳統(tǒng)工藝中l(wèi)ow-k材料發(fā)生嚴(yán)重收縮導(dǎo)致k值降低的問(wèn)題。這里，第一紫外固化工藝是必須的，因?yàn)槿绻麤](méi)有進(jìn)行第一紫外固化工藝，而直接進(jìn)行后續(xù)工藝，low-k材料的機(jī)械強(qiáng)度很難滿足后續(xù)工藝的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為現(xiàn)有的后段互連工藝的流程示意圖
[0031]圖2為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的降低多孔low-k材料的k值的互連工藝的流程示意圖
[0032]圖3?8為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的降低多孔low-k材料的k值的互連工藝的各步驟不意圖
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0034]本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有的互連工藝，在互連通孔形成前后分別進(jìn)行第一、第二紫外固化工藝，避免了 low-k材料在紫外固化工藝中嚴(yán)重的收縮，降低了多孔low-k材料的k值。
[0035]以下結(jié)合附圖2?8和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的降低多孔low-k材料的k值的互連工藝作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說(shuō)明本實(shí)施例的目的。
[0036]本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖2，降低多孔low-k材料的k值的互連工藝，在一半導(dǎo)體器件襯底上進(jìn)行，包括以下步驟:
[0037]步驟01:請(qǐng)參閱圖3，在半導(dǎo)體器件襯底上依次沉積第一阻擋層03和low-k材料04 ；
[0038]具體的，半導(dǎo)體器件襯底可以但不限于為完成前段互連工藝之后的襯底；半導(dǎo)體器件襯底包括前段互連工藝形成多孔low-k材料01、第一溝槽和其內(nèi)的填充金屬02，在第一溝槽內(nèi)壁還具有擴(kuò)散阻擋層例如Ta/TaN，填充金屬02形成于擴(kuò)散阻擋層表面；本步驟01中的low-k材料04在PECVD反應(yīng)腔中形成，其反應(yīng)物包括甲基二乙氧基硅烷(mDEOS)和α -萜品烯(ATRP)，