[发明专利]低K介质层中形成孔槽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及一种低K介质层中形成孔槽的方法。

背景技术

目前，半导体电路已经发展为具有多层互连的集成电路(integrated circuit，IC)。在多层互连的IC中，互连层上的导电材料需要通过介质层与另一个互连层上的导电材料进行电气绝缘。

但在单层或多层互连的IC中，带有介质层分离的导电材料之间都会形成电容，这种互连形成的电容不是设计过程中所需要的。由于IC的速度反比于IC的互连电阻(R)与互连的电容(C)的乘积，所述RC的乘积，即RC常数必须尽可能小，以便促进适当的信号传输和开关速度，并尽可能降低信号串扰。随着对IC更高集成度和元件小型化的日益增长的要求，对系统速度的一个主要限制因素是IC中的RC常数限制。因此，减小IC互连的电阻和电容对IC的性能提高有重要作用。

一种减小互连层之间电容的方法是使用低K介质层，即使用低K材料作为互连层之间实现电气绝缘的膜层。所述低K材料例如：有机聚合物、无定形氯化碳、超小型泡沫塑料、包含有机聚合物的硅基绝缘体、掺杂了碳的硅氧化物和掺杂了氯的硅氧化物。其中，K表示介电系数，高和低是相对于二氧化硅的介电系数而言的，所述二氧化硅的介电系数通常为3.9。

通常，金属互连线形成于所述低K介质层中，通过所述低K介质层进行电气隔离。具体的，在所述低K介质层上形成一硬掩膜层；在所述硬掩膜层上形成开口，露出所述低K介质层；刻蚀露出的低K介质层，形成孔槽(包括通孔和/或沟槽)；在所述孔槽内形成金属互连线。

但是，在上述工艺中，利用硬掩膜层保护低K介质层形成孔槽时，极易发生硬掩膜层底切(undercut)的问题，具体请参考图1，其为现有工艺在低K介质层中形成孔槽后的器件剖面示意图。如图1所示，低K介质层11上形成有硬掩膜层12；低K介质层11中形成有孔槽100。但是，由于刻蚀工艺的特性(特别是湿法刻蚀工艺的各向同性以及腐蚀液易于钻入两膜层之间的特性)，在所述硬掩膜层12底部(即与低K介质层11交界处)形成有切口101，即硬掩膜层的底切。硬掩膜层的底切极易造成硬掩膜层12翘曲，即硬掩膜层12与低K介质层11之间的连接可靠性降低。而这一问题将造成后续一系列工艺的可靠性降低，例如，后续形成的金属互连线(主要为同互连线)、金属隔离层(主要为铜隔离层)等膜层的沉积质量差，最终将降低所形成的器件的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低K介质层中形成孔槽的方法，以解决现有工艺中硬掩膜层发生底切的问题以及提高铜电镀工艺的填孔能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种低K介质层中形成孔槽的方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成低K介质层；

在所述低K介质层上形成二氧化硅层；

在所述二氧化硅层上形成硬掩膜层；

刻蚀所述硬掩膜层及部分厚度的二氧化硅层；

对所述硬掩膜层执行回刻工艺，形成开口，所述开口的侧壁与底壁的夹角大于90度；

刻蚀所述开口中的二氧化硅层及低K介质层，形成孔槽。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，所述侧壁包括第一侧壁及位于所述第一侧壁上的第二侧壁，其中，第一侧壁与底壁的夹角大于90度，第二侧壁为竖直状。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，所述第一侧壁与底壁的夹角为130度～170度。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，在刻蚀所述硬掩膜层及部分厚度的二氧化硅层的工艺中，刻蚀的部分厚度的二氧化硅层为形成的二氧化硅层的厚度的1/10～1/3。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，利用干法刻蚀所述硬掩膜层及部分厚度的二氧化硅层。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，利用硝酸溶液、或者硫酸和双氧水的混合液、或者盐酸和双氧水的混合液对所述硬掩膜层执行回刻工艺。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，利用硅酸乙酯在所述低K介质层上形成二氧化硅层。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，所述硬掩膜层的材料为金属或者金属化合物。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，所述孔槽靠近孔槽槽口的截面宽度比远离孔槽槽口的截面宽度大。

可选的，在所述的低K介质层中形成孔槽的方法中，在形成孔槽之后，还包括：

形成金属层，所述金属层覆盖所述硬掩膜层、填充并溢出所述孔槽；