[发明专利]改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法

说明书

本发明提供一种改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，通过在制备低介电常数介质层的过程中引入ATRP工艺，使得最终制备的介质层中具有由该ATRP工艺而生成的富碳薄膜，以在后续的沟槽和通孔的刻蚀过程中，该富碳薄膜的可以作为中间刻蚀停止层，从而使得最终刻蚀得到的通孔和沟槽具有较好的形貌。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法。

背景技术

目前，在双大马士革工艺中，通常是先在一衬底上制备一层较厚的低介电常数薄膜，然后沉积硬掩膜层，并在该硬掩膜层上制备光刻胶后，通过光刻工艺在光刻胶中形成开口，通过该形成有开口的光刻胶为掩膜对下方的硬掩膜进行刻蚀，使硬掩膜中形成开口图案，然后以该硬掩膜为阻挡对下方的低介电常数薄膜进行刻蚀，从而在该低介电常数薄膜中形成沟槽，使沟槽的底部停止于低介电常数薄膜中的某一位置处，然后通过同样的方法在低介电常数薄膜中形成通孔。

通过上述方法形成的通孔的形貌一般不会太理想，通常会发生歪斜，而沟槽的底部和通孔的顶部之间的薄膜形貌也较难控制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

一种改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，包括：

步骤S1，提供一半导体衬底，并于所述半导体衬底之上制备一金属层；

步骤S2，于所述金属层之上形成保护层后，在所述保护层之上依次制备第一介质层及覆盖所述第一介质层的刻蚀停止层；

步骤S3，于所述刻蚀停止层之上依次制备第二介质层和硬掩膜复合层；

步骤S4，于所述硬掩膜复合层中形成具有沟槽图形的第一凹槽后，部分刻蚀位于所述第一凹槽底部的硬掩膜复合层和所述第二介质层至所述刻蚀停止层的上表面，形成位于所述第一凹槽下方具有通孔图形的第二凹槽；

步骤S5，继续刻蚀所述第一凹槽底部和所述第二凹槽底部，以形成沟槽及位于该沟槽底部依次贯穿所述第二介质层、保护层至所述金属层上表面的通孔。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述方法还包括：

步骤S6，于所述通孔及所述沟槽中充满金属材料，平坦化工艺后，形成连接结构。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，步骤S2中，在所述半导体衬底的上表面覆盖所述保护层后，沉积第一介质薄膜覆盖所述保护层的上表面，继续聚合工艺将部分所述第一介质薄膜转化为所述刻蚀停止层，并使得剩余的第一介质薄膜作为所述第一介质层；

其中，所述第一介质层覆盖所述保护层的上表面，所述刻蚀停止层覆盖所述第一介质层的上表面。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述步骤S3还包括，于所述刻蚀停止层的上表面沉积第二介质薄膜，继续聚合工艺将部分所述第二介质薄膜转化为第二刻蚀停止层，并使得剩余的第二介质薄膜作为所述第二介质层；

其中，所述第二刻蚀停止层覆盖所述第二介质层的上表面，所述硬掩膜复合层覆盖所述第二刻蚀停止层的上表面。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述聚合工艺为ATRP工艺。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述刻蚀停止层为一富碳薄膜。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述第二刻蚀停止层为一富碳薄膜。

上述的改善介质层中通孔和沟槽形貌的方法，其中，所述硬掩膜复合层中由下至上依次包括底部介电硬掩膜层、TEOS硬掩膜层、氮化钛薄膜和屏蔽氧化层。