[发明专利]开口的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种开口的形成方法。

背景技术

随着半导体集成电路技术的不断发展，半导体器件尺寸和互连结构尺寸不断减小，从而导致金属连线之间的间距在逐渐缩小，用于隔离金属连线之间的介质层也变得越来越薄，这样会导致金属连线之间可能会发生串扰。现有技术中，通过降低金属连线层间的介质层的介电常数(k)，可有效地降低这种串扰。而且，采用低k、超低k材料的介质层可有效地降低金属连线层间的电阻电容延迟(RC delay)。因此，低k介电材料、超低k介电材料已越来越广泛地应用于互连工艺的介质层，所述低k介电材料为介电常数小于4、大于等于2.2的材料，所述超低k介电材料为介电常数小于2.2的材料。

现有形成互连结构的工艺请参考图1，提供半导体衬底1，所述半导体衬底1上形成有半导体器件(图未示)；在形成有半导体器件的半导体衬底1上形成垫衬层2；在所述垫衬层2上形成含碳介质层3，含碳介质层3为低k材料或超低k材料；在含碳介质层3上采用沉积的方法形成硬掩膜层4，然后图形化硬掩膜层4形成开口图形，以具有开口图形的硬掩膜层4为掩膜，对含碳介质层3进行刻蚀，在含碳介质层3中形成暴露半导体衬底1的开口5，图1中，所示开口5为通孔，在该通孔中填充导电材料形成互连结构。

然而，发明人发现利用现有技术的方法形成互连结构会出现两个问题：1、有时硬掩膜层4会出现脱落的现象；2、即使硬掩膜层没有脱落，形成的互连结构的电迁移(electromigration，EM)性能、应力迁移(stress migration，SM)性能也会降低。相关技术另可参阅公开号为CN1929095A(公开日：2007年3月14日)的中国专利文献，该申请文件提供了一种开口的形成方法，但是不能解决上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的问题是利用现有技术的方法形成的互连结构中，有时会出现硬掩膜层脱落的现象，即使硬掩膜层没有脱落，形成的互连结构的电迁移性能、应力迁移性能也会降低。

为解决上述问题，本发明提供了开口的形成方法，所述方法包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成含碳介质层，且所述含碳介质层为低k材料或超低k材料；

采用沉积的方法在所述含碳介质层上形成硬掩膜层，沉积时所述含碳介质层与硬掩膜层的接触处的碳被损耗；

在所述硬掩膜层中形成开口图形，所述开口图形底部露出所述含碳介质层；

采用含碳气体束离子轰击所述开口图形的侧壁和底部形成的夹角处，以对含碳介质层与硬掩膜层的接触处进行碳补充；

对含碳介质层与硬掩膜层的接触处进行碳补充后，以所述形成开口图形的硬掩膜层为掩膜，对所述含碳介质层进行刻蚀形成开口。

可选的，所述开口为通孔或沟槽。

可选的，采用含碳气体束离子轰击所述开口图形的侧壁和底部形成的夹角处的方法包括：

使含碳气体束离子与半导体衬底表面呈预定角度轰击所述开口图形的侧壁和底部形成的夹角处；

在所述含碳气体束离子轰击所述开口图形的侧壁和底部形成的夹角处的过程中，以垂直所述半导体衬底表面的对称轴为中心轴，将所述半导体衬底围绕所述中心轴沿顺时针或逆时针方向旋转。

可选的，将所述半导体衬底围绕所述中心轴沿顺时针或逆时针方向旋转的方法包括：以90度为单位依次将所述半导体衬底围绕所述中心轴沿顺时针或逆时针方向旋转，每次旋转90度后进行含碳气体束离子轰击，轰击完成继续进行旋转。

可选的，所述预定角度为60度～75度。

可选的，所述含碳气体束离子是由含碳气体束离子化而成，所述含碳气体束为CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₂H₄中的一种或它们中的任意组合。

可选的，所述含碳气体束离子注入的剂量为0.1×10¹⁵atom/cm²～10.0×10¹⁵atom/cm²，所述含碳气体束离子注入的能量为1.0KeV～60KeV。

可选的，所述硬掩膜层为单层或叠层结构。

可选的，所述单层硬掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或碳化硅。