[发明专利]双镶嵌结构的形成方法及沟槽形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种双镶嵌结构的形成 方法及沟槽形成方法。

背景技术

在集成电路设计和制造过程中，随着铜在芯片性能方面取得明显的优 势，铜互连线逐渐取代铝金属化成为集成电路互连技术发展的新趋势。 由于应用常规的等离子体刻蚀工艺，不易使铜形成图形，且干法刻蚀铜 时，在它的化学反应期间不产生挥发性的副产物，因此，通常采用双镶 嵌工艺形成铜互连线，即，首先，如2003年7月9日公布的公开号为 “CN1428839A”的中国专利申请以及2005年7月5日公开的公告号为 “US6913994”的美国专利中所公开的，具体地，在形成于基底上的介质 层中形成具有通孔和沟槽的双镶嵌结构；继而，形成覆盖所述双镶嵌结 构的粘接层；最后，形成覆盖所述粘接层并填充所述双镶嵌结构的铜。

实际生产中，形成所述双镶嵌结构的步骤包括：如图1所示，在基 底10上形成第一介质层20及贯穿所述第一介质层20的通孔30；如图 2所示，形成覆盖所述第一介质层20并填充所述通孔30的第二介质层 40；如图3所示，在所述第二介质层40上形成图形化的抗蚀剂层50， 暴露所述第二介质层40的部分表面，所述部分表面包含填充所述通孔 30的所述第二介质层40的表面；如图4所示，以所述图形化的抗蚀剂 层50为掩模，利用氟氮气体去除部分覆盖所述第一介质层20的第二介 质层40和部分深度的所述第一介质层20；如图5所示，去除剩余的所 述抗蚀剂层50和所述第二介质层40。

然而，实际生产发现，应用上述工艺形成铜互连线时，形成于所述双 镶嵌结构的顶端的铜结构疏松，易于在后续研磨过程中造成缺失，形成 金属损失缺陷(metal damage defect)；如何减少所述金属损失缺陷的 产生成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。当前，业界在对所述金 属损失缺陷进行分析时发现，如图6所示，在填充铜之前形成的沟槽60的 侧壁62上多存在凹陷64，通常，业内将所述金属损失缺陷的产生原因归 结于所述凹陷的产生，由此，如何减少所述凹陷的产生成为本发明解决 的主要问题。

发明内容

本发明提供了一种双镶嵌结构的形成方法，可减少形成于所述双镶 嵌结构内包含的沟槽侧壁上的凹陷的产生；本发明提供了一种沟槽形成 方法，可减少形成于所述沟槽的侧壁上的凹陷的产生。

本发明提供的一种双镶嵌结构的形成方法，所述双镶嵌结构包括贯 穿介质层的通孔及与所述通孔对准的沟槽，所述介质层形成于基底上； 其中，形成所述沟槽的步骤包括：以包含氟氮气体的第一刻蚀气体执行 第一刻蚀操作；以包含氟碳气体的第二刻蚀气体顺序执行第二刻蚀操 作，其中，所述氟碳气体的氟碳比小于4∶1。

可选地，所述氟碳气体的氟碳比小于所述氟氮气体的氟氮比；可选 地，所述氟氮气体为NF₃；可选地，所述氟碳气体为CH₂F₂；可选地，所 述第一介质层材料为低介电常数材料；可选地，所述第二介质层材料为 抗反射层材料；可选地，所述第二刻蚀气体中还包括O₂；可选地，所述 第二刻蚀气体中还包括Ar。

本发明提供的一种沟槽形成方法，对介质层执行刻蚀操作以去除部 分深度的所述介质层后形成所述沟槽，其中，去所述执行刻蚀操作的步 骤包括：以包含氟氮气体的第一刻蚀气体执行第一刻蚀操作；以包含氟 碳气体的第二刻蚀气体顺序执行第二刻蚀操作，其中，所述氟碳气体的 氟碳比小于4∶1。

可选地，所述氟碳气体的氟碳比小于所述氟氮气体的氟氮比；可选 地，所述氟氮气体为NF₃；可选地，所述氟碳气体为CH₂F₂；可选地，所 述介质层材料为低介电常数材料；可选地，所述第二刻蚀气体中还包括 O₂；可选地，所述第二刻蚀气体中还包括Ar。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的双镶嵌结构的形成方法，通过在形成所述沟槽 时，引入以包含氟碳比小于4∶1的氟碳气体的第二刻蚀气体执行的第 二刻蚀操作，以在刻蚀过程的后段在形成的侧壁上附着更多的聚合物以 作为所述侧壁的保护层，可减少所述侧壁上凹陷的产生；