[发明专利]减小光阻剥离过程中对低k材料的损害

说明书

背景技术

本发明涉及基于半导体的器件的制造。更特别地，本发明涉及用于制造具有低k电介质(dielectric)层的基于半导体的器件的改进的技术。

在基于半导体的器件(例如，集成电路或平板显示器)制造中，双嵌入(dual damascene)结构可以用于与铜导体材料的连接(conjunction)以减少与前代技术中使用的基于铝的材料中的信号传播有关的RC延迟。在双嵌入中，与蚀刻该导体材料相反，通孔和沟槽可以被蚀刻到该电介质材料中并用铜填充(称为“金属化(metallization)”)。多余的铜可以通过化学机械抛光(CMP)除去，留下由通孔连接起来的铜连线以进行信号传输。为了进一步减少RC延迟，可以使用多孔低k电介质常数材料。在本说明书和权利要求书中，低k被限定为k＜3.0。

多孔低电介质常数材料可包括有机硅酸盐玻璃(OSG)材料，这种材料还被称为碳掺杂硅酸盐。OSG材料可以是用有机组分(比如甲基)掺杂的二氧化硅。OSG材料具有掺入二氧化硅晶格中的碳和氢原子，这降低了该材料的电介质常数。然而，OSG材料可能是在暴露到O₂、H₂、N₂和NH₃气体(这些气体被用于剥离光阻材料)或剥离等离子体中的氟时容易受到损害的。人们相信，这样的损害可能是由从该低k电介质中除去碳而引起的，这增加了电介质常数并且使得该材料更加具有亲水性从而它保持潮湿。湿气的维持产生了金属阻挡(barrier)粘着问题或可能导致其它的阻挡问题。

与非多孔(致密)材料相比，剥离等离子体的损害作用可以更深地穿透到多孔材料中。多孔OSG材料(k＜～2.5)很容易被暴露于用于剥离掩模和/或侧壁的等离子体而带来的机容纳物的除去而损害。例如，光阻(PR)灰化(ashing)或剥离处理是可能对这种多孔低k电介质层造成最大损害的处理步骤之一，在该步骤中该PR材料在等离子系统下被剥离下来。该等离子体可能扩散到该多孔OSG层的孔中并对该OSG中造成深达300nm损害。部分由该等离子体引起的损害是从被损害区域除去碳和氢，使得该OSG更类似二氧化硅，二氧化硅具有更高的电介质常数。损害可以通过根据FTIR分析而测量该OSG层的SiC/SiO的比来量化。对于典型的沟槽蚀刻应用，进入该沟槽侧壁内超过3-5nm的OSG改变(modification)是无法接受的。

需要减少剥离处理过程中对低k(k＜3.0)电介质层的损害。

发明内容

为了实现前述和其它目标并响应与本发明的目的，提供一种在置于图案化有机掩模下方的多孔低k电介质层中形成特征的方法。将特征穿过该图案化有机掩模蚀刻到该多孔低k电介质层中，然后剥离该图案化有机掩模。该图案化有机掩模的剥离包括提供包含COS的剥离气体、从该剥离气体形成等离子体以及停止该剥离气体。在本发明的一个方面中，帽层被提供在该多孔低k电介质层和该图案化有机掩模之间。该图案化有机掩模的剥离在该多孔低k电介质层上留下该帽层。

在本发明的另一种表现方式中，提供一种用于在置于图案化有机掩模下方的多孔低k电介质层中形成特征的装置。该装置包含等离子体处理室。该等离子体处理室包括形成等离子体处理室外壳的室壁、用于在该等离子体处理室外壳内支撑衬底的衬底支座、用于调整该等离子体处理室外壳中的压强的压强调节器、用于向该等离子体处理室外壳提供能量以维持等离子体的至少一个电极、电气连接于该至少一个电极的至少一个射频电源、用于向该等离子体处理室外壳内提供气体的进气口以及用于从该等离子体处理室外壳中排出气体的出气口。该装置进一步包含与该进气口流体连通的气体源。该气体源包含多孔低k电介质蚀刻气体源，以及剥离气体源，其包括COS源和至少一个另一气体源。控制器可控地连接于该气体源和该至少一个射频电源。该控制器包括至少一个处理器以及计算机可读介质。该计算机可读介质包括(a)用于将特征穿过该图案化有机掩模蚀刻入该多孔低k电介质层的计算机可读代码，以及(b)用于剥离该图案化有机掩模的计算机可读代码。该用于剥离该图案化有机掩模的计算机可读代码包括用于提供包含COS的剥离气体的计算机可读代码、用于从该剥离气体形成等离子体的计算机可读代码以及用于停止该剥离气体的计算机可读代码。

下面在本发明的具体实施方式部分中，并结合附图，更详细地描述本申请的这些和其它特征。

附图说明

本发明是以附图中各图中的实施例的方式进行描绘的，而不是通过限制的方式，其中类似的参考标号指示类似的元件，其中：