[发明专利]降低沟槽内残留物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件后段的制造工艺，特别涉及一种降低沟槽内残留物的方法。

背景技术

目前，在半导体器件的后段工艺中，可根据不同需要设置多层金属互连层，每层金属互连层包括金属互连线和绝缘层，这就需要对上述绝缘层制造沟槽，然后在上述沟槽内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，而且铜越来越多地用作金属互连线，这是由于铜可以比采用铝得到更低的电阻，因此采用铜互连层很具有吸引力。

现有技术中，在对某一铜互连层的绝缘层制造沟槽时，剖面示意图如图1所示：在包括刻蚀终止层101和氧化硅层102的绝缘层上刻蚀沟槽103，在刻蚀完氧化硅层102之后，继续进行刻蚀终止层101的刻蚀，藉以暴露出下层铜互连层的铜互连线104，如前所述，下层铜互连层的铜互连线104是沉积在绝缘层中的，即下层的绝缘层也同样包括刻蚀终止层101和氧化硅层102。刻蚀终止层101的刻蚀过程称为衬垫层蚀除(Liner Removal，LRM)步骤。刻蚀终止层101，通常是氮化硅或者碳化硅。氮化硅或者碳化硅的主要刻蚀气体为CH2F2，另外还通入O2、N2。其中CH2F2、O2、N2的比例为CH2F2∶O2∶N2＝2∶2.5∶1。在LRM刻蚀过程中，由于通入了O2，所以暴露的下层铜互连线104会被氧化，通常在LRM刻蚀之后，通入H2进行还原，将氧化铜还原为铜。

通入的CH2F2气体在刻蚀氮化硅或者碳化硅时，容易与氮化硅或者碳化硅反应生成聚合物(Polymer)，所述Polymer的成分一般为C-H-F基、C-F基及含Si的物质，附着在下层铜互连层的铜互连线104表面，然后在通入H2对铜表面进行处理的时候，这种Polymer会变为不必要而且难以清除的残留物，最终影响器件的性能。

出厂质量保证(Outgoing Quality Assurance，OQA)为出厂前的一道检查工序，其包括两个指标：一个为铜扩散缺陷度，即在LRM刻蚀之后，通入H2进行还原，将氧化铜还原为铜的过程中，会有部分氧化铜没有被H2还原，这样氧化铜在后续湿法清洗的时候就被清洗掉，在铜表面留下破洞，这就是铜扩散缺陷。上述缺陷如果发生在顶层的铜互连层，就会影响顶层铜互连层的铜互连线与铝衬垫的接合(bonding)，其中，铝衬垫位于顶层铜互连层的铜互连线的上面。当然，上述缺陷如果发生在其他铜互连层，也同样严重影响器件的性能。

另一个指标为检测沟槽内下层铜互连线104表面的残留物。如上所述，铜互连线表面形成的不必要而且难以清除的残留物，也会影响器件的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种降低沟槽内残留物的方法，该方法能够去除沟槽内产生的聚合物，从而降低由聚合物演变而成的难以清除的残留物。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种降低沟槽内残留物的方法，依次进行氧化硅层的刻蚀及衬垫层蚀除LRM，在LRM之后，采用氧气等离子体灰化的方法，去除LRM过程中产生的聚合物。

所述聚合物包括C-H-F基、C-F基及含氮的物质。

所述氧气的流量为400sccm。

在采用氧气等离子体灰化的方法之后，进一步包括通入氮气和氢气，对LRM过程中产生的氧化铜进行还原的步骤。

所述氮气和氢气的比例为1∶8。

由上述的技术方案可见，本发明在LRM步骤之后，将O2通入，进行O2等离子体灰化，去除LRM步骤中CH2F2与氮化硅或者碳化硅反应生成的Polymer，这样在后续通入H2对下层铜互连线104表面的氧化铜进行还原的时候，就不存在Polymer变为难以清除的残留物，附着在下层铜互连线表面影响器件性能的问题。

附图说明

图1为现有技术中，在对某一铜互连层的绝缘层制造沟槽时的剖面示意图。

图2为本发明中去除Polymer的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本发明在LRM步骤之后，将O2通入，进行O2等离子体灰化，去除LRM步骤中CH2F2与氮化硅或者碳化硅反应生成的Polymer，这样在后续通入H2对下层铜互连线104表面的氧化铜进行还原的时候，就不存在Polymer变为难以清除的残留物，附着在下层铜互连线表面影响器件性能的问题。