[发明专利]一种改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造过程中的金属互连集成方法，尤其涉及一种改进的硬质掩膜的与多孔低k值材料的集成方法。

背景技术

现有技术中，通过对低介电常数值材料覆盖以一层TiN膜作为金属硬质掩膜而形成双大马士革结构的方法，成为半导体制造业界成为普遍应用的工艺方法，但是由于作为金属硬质掩膜的TiN本身的化学和物理局限性，在干法刻蚀后会普遍出现含Ti的聚合物残留，以及极小线宽情况下由于TiN的高残余应力而导致的沟槽结构扭曲等问题，影响了产品的良品率和性能。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，主要是应用ALD方法（Atomic Layer Deposition，原子层积淀，又称为ALE或者ALCVD）积淀一层HfO₂薄膜以替代传统的TiN薄膜。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，在一第一介质层中形成一第一沟槽，并且在所述第一沟槽中填充构成一下导电层的金属铜，其中，主要包括以下步骤：

    在所述第一介质层上沉积一层刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层同时覆盖在所述下导电层上；

在所述刻蚀阻挡层上沉积一层金属中间介质层；

在所述金属中间介质层上沉积一层第一层硬质掩膜层；

在所述第一层硬质掩膜层上积淀一层第二层硬质掩膜层，所述第二层硬质掩膜层为HfO₂层；

在第二层硬质掩膜层上积淀一层底部抗反射涂层，并在该底部抗反射涂层上涂覆一层光刻胶；

对所述光刻胶进行光刻工艺并在光刻胶中形成开口；

利用所述光刻胶中的开口对所述第一层硬质掩膜层、所述第二层硬质掩膜层进行刻蚀，形成位于第一、第二层硬质掩膜中的开口；

利用所述第一、第二层硬质掩膜中的开口，对所述金属中间介质层进行刻蚀，刻蚀停止在所述金属中间介质层中，形成位于金属中间介质层中的第二沟槽；

对所述金属中间介质层位于所述第二沟槽的底部的区域进行刻蚀，形成位于第二沟槽底部的通孔，并继续对所述刻蚀阻挡层的暴露在通孔底部的区域进行刻蚀，使得所述通孔与所述下导电层接触。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，采用在等离子系统中注入处理气体、衬底温度提升到200°以上的刻蚀方法刻蚀所述HfO₂层和所述金属中间介质层。

上述的改进的硬质掩模掩膜与多孔低介电常数材料的集成方法，其中，将所述衬底温度控制在300℃~500℃之间。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，所述含卤素的气体包括HBr、Cl₂、HCl中的至少一种。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，所述刻蚀阻挡层的成分为SiCN或者是SiCN和SiCO的组合。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，采用化学气相积淀的方法积淀所述刻蚀阻挡层。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数值材料的集成方法，其中，采用原子层积淀的方法积淀所述HfO₂层，作为硬质掩膜。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数材料的集成方法，其中，金属中间介质层为多孔低介电常数材料。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数材料的集成方法，其中，在保证一定的刻蚀温度下，在刻蚀设备中通过注入BCl₃气体和含H元素的气体组成的混合气体对HfO₂薄膜进行刻蚀。

上述的改进的硬质掩膜与多孔低介电常数材料的集成方法，其中，所述刻蚀温度为150℃-300℃之间。