[发明专利]用于制造半导体装置的互连结构的方法

说明书

一般而言，本文描述的实施方式涉及用于制造半导体装置的互连结构的方法，诸如双减法蚀刻工艺。一个实施方式为用于半导体处理的方法。氮化钛层形成于基板上方。硬掩模层形成于氮化钛层上方。将硬掩模层图案化成图案。将图案转印至氮化钛层，其中转印步骤包括蚀刻氮化钛层。在将图案转印至氮化钛层之后，去除硬掩模层，其中去除步骤包括执行含氧灰化工艺。

技术领域

本文描述的实施方式大体涉及用于形成半导体装置的方法。更具体地，本文描述的一些实施方式大体涉及使用例如双减法蚀刻工艺(dual subtractive etch process)制造半导体装置的互连结构的方法。

背景技术

对于下一代半导体装置的超大规模集成(very large scale integration；VLSI)和极大规模集成(ultra large-scale integration；ULSI)而言，可靠地产生纳米和更小特征是关键的技术挑战之一。随着电路技术极限的突破，VLSI和ULSI互连技术的缩小尺寸对处理能力提出了额外的要求。随着集成电路部件的尺寸减小(例如，纳米尺寸)，必须仔细选择用于制造部件的材料和工艺以获得满意的电气性能水平。

发明内容

一个实施方式为用于半导体处理的方法。在基板上方形成第一氮化钛层。在第一氮化钛层上方形成硬掩模层。将硬掩模层图案化成第一图案。将第一图案转印(transfer)至第一氮化钛层，其中此转印步骤包括蚀刻第一氮化钛层。在将第一图案转印至第一氮化钛层之后，去除硬掩模层，其中去除步骤包括执行含氧灰化工艺。

一个实施方式为用于半导体处理的方法。在基板上方沉积第一钌层，并且蚀刻此第一钌层。蚀刻此第一钌层的步骤包括以下步骤：在第一时间，开始使气体混合物流动至腔室，在此腔室中设置第一钌层；在第二时间使用发射光谱法来确定终点；在第二时间后使气体混合物继续流动达过度蚀刻时段；以及在过度蚀刻时段的结尾处终止气体混合物的流动。气体混合物包括氧气和氯气。基于检测到的光信号的减少来确定终点。过度蚀刻时段为从第一时间至第二时间的持续时间的10％至100％。

又一实施方式为用于半导体处理的方法。在基板上方形成第一钌层。在第一钌层上方形成第一蚀刻终止层。在第一蚀刻终止层上方形成第二钌层。在第二钌层上方形成第二蚀刻终止层。在第二蚀刻终止层上方形成掩模层。在掩模层上方形成硬掩模层。将硬掩模层和掩模层图案化成线图案。将线图案转印至第二蚀刻终止层。在将线图案转印至第二蚀刻终止层之后，使用含氧灰化工艺去除硬掩模层。在去除硬掩模层之后，将线图案转印至第二钌层。转印步骤包括使用包括氧气和氯气的气体混合物蚀刻第二钌层。在气体混合物中，(i)氧气的流量(flow rate)与(ii)氧气的流量加上氯气的流量的比率范围为82％至95％。同时，将第二蚀刻终止层图案化成过孔(via)图案并且将线图案转印至第一蚀刻终止层。同时，将过孔图案转印至第二钌层以形成过孔，并且将线图案转印至第一钌层以形成线。电介质形成于过孔和线上。

附图说明

因此，可以参照各个实施方式(这些实施方式中的一些示出于附图中)来详细理解本公开内容的上述特征，以及上文所简要概述的本公开内容的更具体的描述。然而，应注意，附图仅示出本公开内容的典型实施方式并因此不应视为对本公开内容范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。

图1至图13为根据本公开内容的一些实施方式描绘使用双减法蚀刻工艺形成金属互连件的工艺的透视图。

图14为根据本公开内容的一些实施方式的作为氧气(O₂)浓度的函数的钌的蚀刻速率的图。

图15为根据本公开内容的一些实施方式的作为氧气(O₂)浓度的函数的钌相对于氮化钛和氧化物的蚀刻选择性的图。

图16为根据本公开内容的一些实施方式的用于蚀刻工艺的方法的流程图。