双大马士革工艺中的灰化处理方法

摘要

本发明中公开了一种双大马士革工艺中的灰化处理方法，该方法包括：在双大马士革工艺中，使用二氧化碳气体流进行灰化处理。通过使用上述的方法，可以在使用双大马士革工艺进行蚀刻时，不会降低low-k材料或ultralow-k材料的介电常数k，因此不会对半导体元件的性能造成不利的影响。

权利要求

1.一种双大马士革工艺中的灰化处理方法，其特征在于，该方法包括：在双大马士革工艺中，使用二氧化碳气体流进行灰化处理；

在进行所述灰化处理时，不使用一氧化碳气体流；

在进行所述灰化处理时，所使用的偏压为0～200瓦；所使用的源压为600～1000瓦；

所使用的氧气流量为200～500标准毫升/分钟；所使用的二氧化碳流量为50～200标准毫升/分钟；所使用的气压为20～50毫托。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括：在进行所述灰化处理时，所使用的偏压为100瓦或200瓦；所使用的源压为600瓦或

800瓦；所使用的氧气流量为300标准毫升/分钟或500标准毫升/分钟；所使用的二氧化碳流量为100标准毫升/分钟；所使用的气压为20毫托或40毫托。

说明书

双大马士革工艺中的灰化处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体元件的制造技术，尤其是指一种双大马士革工艺中的灰化处理方法。

背景技术

[0002] 在集成电路(IC)制造过程中，随着集成电路的集成度的不断增加，半导体元件的面积逐渐缩小，集成电路的设计线宽也越来越小，因此通常需要在半导体元件上形成极细微尺寸的电路结构。

[0003] 在半导体元件的后段工艺(BEOL，Back-End-Of-Line)中，通常会使用双大马士革(DD，Dual Damascene)的工艺来在基底材料上形成集成电路中所需的配线槽和通孔。而在双大马士革工艺中，一般将使用一氧化碳(CO)气体流来进行灰化(ashing)处理，以去除需剥离的光阻(PR)层以及在蚀刻过程中形成的聚合物(Polymer)。但是，当在BEOL工艺中实现65nm制造工艺时，为了减少金属连线层之间产生的寄生电容，一般都使用了低介电常数(low-k)材料甚至极低介电常数(ultra low-k)材料；而为了进一步降低介电常数，low-k材料或ultra low-k材料一般被做成多孔、疏松的结构，且材料中包含了大量的碳(C)元素。众所周知，在一定条件下，C和CO很容易发生化学反应生成二氧化碳(CO2)。因此，当在DD工艺中使用CO气体流时，会使得low-k材料或ultra low-k材料中的C与DD工艺中使用的CO气体流发生化学反应，从而降低了low-k材料或ultra low-k材料的介电常数k，对半导体元件的性能造成不利的影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种双大马士革工艺中的灰化处理方法，从而在使用双大马士革工艺进行蚀刻时，不会降低low-k材料或ultra low-k材料的介电常数k。

[0005] 为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的：

[0006] 双大马士革工艺中的灰化处理方法，该方法包括：

[0007] 在双大马士革工艺中，使用二氧化碳气体流进行灰化处理；

[0008] 在进行所述灰化处理时，不使用一氧化碳气体流。

[0009] 在进行所述灰化处理时，所使用的偏压为0～200瓦；所使用的源压为600～1000瓦；所使用的氧气流量为200～500标准毫升/分钟；所使用的二氧化碳流量为50～200标准毫升/分钟；所使用的气压为20～50毫托。

[0010] 所述方法还进一步包括：在进行所述灰化处理时，所使用的偏压为100瓦或200瓦；所使用的源压为600瓦或800瓦；所使用的氧气流量为300标准毫升/分钟或500标准毫升/分钟；所使用的二氧化碳流量为100标准毫升/分钟；所使用的气压为20毫托或40毫托。

[0011] 综上可知，本发明中提供了一种双大马士革工艺中的灰化处理方法。在所述双大马士革工艺中的灰化处理方法中，使用了CO2气体流，由于该CO2气体流不与low-k材料或ultra low-k材料中的C发生化学反应，因此可以在使用大马士革工艺进行蚀刻时，不降低low-k材料或ultra low-k材料的介电常数k。

附图说明

[0012] 图1为分别使用CO气体流或CO2气体流进行灰化处理时对基底材料k值的影响示意图。

[0013] 图2为分别使用CO气体流或CO2气体流进行灰化处理后的效果对比示意图。

具体实施方式

[0014] 为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

[0015] 在本发明中，当使用双大马士革(DD)工艺时，不使用CO气体流进行灰化处理，而使用CO2气体流来进行灰化处理，以去除需剥离的PR层以及在蚀刻过程中形成的聚合物。由于CO2气体不会与low-k材料或ultra low-k材料中的C元素发生化学反应，因此当使用CO2气体流来进行灰化处理，不会降低low-k材料或ultra low-k材料的介电常数，从而不会对半导体元件的性能造成不利的影响。其中，当使用CO2气体流来进行灰化处理时，所使用的部分参数如下所述：

[0016] 1)偏压(Bias Power)：一般为0～200瓦(W)，较佳的，所使用的偏压为100W或200W。在本发明中，使用较低的偏压可对等离子体起到加速的作用，从而提高等离子体(plasma)对PR层的轰击能力。

[0017] 2)源压(Source Power)：一般为600～1000W，较佳的，所使用的源压为600W或800W。在本发明中，使用较高的源压可以增加等离子体之间相互的碰撞，从而提高等离子体的密度。

[0018] 3)氧气(O2)流量：一般为200～500标准毫升/分钟(sccm)，较佳的，所使用的O2流量为300sccm或500sccm。在本发明中，O2是主要用于灰化处理的灰化气体，该气体可以快速地与PR层进行化学反应，生成可挥发性气体并被抽走，从而去除需剥离的PR层。

[0019] 4)二氧化碳(CO2)流量：一般为50～200sccm，较佳的，所使用的CO2流量为100sccm。在本发明中，CO2是主要的聚合物气体，可以有效地保护由于蚀刻而裸露在外面的low-k材料，从而使得所述的low-k材料不容易被破坏。

[0020] 5)气压(pressure)：一般为20～50毫托(mtor)，较佳的，所使用的气压为20或40mtor。在本发明中，使用较低的气压可以更容易将通孔底部的聚合物和残留物清掉掉，但有可能会造成对low k材料的破坏，因此要通过所加入的上述CO2气体来对low k材料进行保护。

[0021] 另外，在本发明中，还可根据PR层的不同而加入适量的氮气(N2)或者氢气(H2)，从而提高蚀刻速率并减少蚀刻过程中所产生的残留物。在本发明中，所加入的N2或H2的流量一般小于或等于100sccm。

[0022] 此外，在本发明中，当使用CO2气体流来进行灰化处理时，所使用的功率、流量、压力以及处理时间均可与使用CO气体流来进行灰化处理时的功率、压力、流量以及处理时间对应相同。

[0023] 图1为分别使用CO气体流或CO2气体流进行灰化处理时对基底材料k值的影响示意图。如图1所示，通过对于多个测点的基底材料的k值的检测可知，相对于使用CO气体流来进行灰化处理，当使用CO2气体流来进行灰化处理时，可以明显减小基底材料k值的变化。

[0024] 图2为分别使用CO气体流或CO2气体流进行灰化处理后的效果对比示意图。如图2所示，在通孔、沟槽的外部轮廓以及通孔之间的均匀性等方面，使用CO2气体流来进行灰化处理能够达到与使用CO气体流进行灰化处理所能达到的效果。此外，根据实验所获得的实际具体数据可知，当使用CO2气体流及性能灰化处理时，在晶圆上形成的缺陷的数目为23；
而使用CO气体流进行灰化处理，在晶圆上形成的缺陷的数目为26。由此可知，在晶圆上形成的缺陷的数目方面，使用CO2气体流来进行灰化处理也能够达到与使用CO气体流进行灰化处理所能达到的效果。

[0025] 由上述可知，由于在本发明中的双大马士革工艺中的灰化处理方法中，在进行灰化处理时所使用的为CO2气体流而不是CO气体流，从而可以有效地避免对low-k材料或ultra low-k材料的介电常数的影响，不会对low-k材料或ultra low-k材料造成破坏，也不会对半导体元件的性能造成不利的影响。

[0026] 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。