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1、(10)申请公布号 CN 102446820 A (43)申请公布日 2012.05.09 C N 1 0 2 4 4 6 8 2 0 A *CN102446820A* (21)申请号 201110235399.8 (22)申请日 2011.08.17 H01L 21/768(2006.01) H01L 21/314(2006.01) (71)申请人上海华力微电子有限公司 地址 201210 上海市浦东新区张江高科技园 区高斯路568号 (72)发明人张文广 毛智彪 徐强 郑春生 陈玉文 (74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司 31213 代理人王敏杰 (54) 发明名称 一种新型的避免。
2、光阻中毒的刻蚀阻挡层结构 及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种新型的避免光阻中毒的刻 蚀阻挡层结构的制备方法，其中，主要包括以下步 骤：步骤a、于一半导体基底上形成一介电层，于 所述介电层内形成图案化金属互联结构；步骤b、 于所述介电层表面形成一刻蚀阻挡层；步骤c、于 所述刻蚀阻挡层表面形成一氮元素扩散阻挡层。 本发明的有益效果是：避免了光阻中毒和变性的 风险，提高半导体互联关键尺寸一致性且工艺简 单。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 CN 102446842 A 1/1页 2 1.。
3、一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在于，主要包括以 下步骤： 步骤a、于一半导体基底上形成一介电层，于所述介电层内形成图案化金属互联结构； 步骤b、于所述介电层表面形成一刻蚀阻挡层； 步骤c、于所述刻蚀阻挡层表面形成一氮元素扩散阻挡层。 2.如权利要求1所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，所述介电层为底介电常数介电层。 3.如权利要求1所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，所述图案化金属互联结构为铜互联结构。 4.如权利要求1所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，所述刻蚀阻挡层为掺杂氮元素的碳。
4、化硅薄膜。 5.如权利要求1所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，所述氮元素扩散阻挡层为不含有氮元素的碳化硅薄膜。 6.如权利要求4所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，形成所述刻蚀阻挡层时参与反应的气体为乙基三甲基硅烷与氨气的混合物或者四甲基 硅烷与氨气的混合物。 7.如权利要求5所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其特征在 于，形成所述氮元素扩散阻挡层时参与反应的气体为乙基三甲基硅烷与碳氢化合气体的混 合物或者四甲基硅烷与碳氢化合气体的混合物。 8.一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构，包括半导体基底、介电层、金属互联结 。
5、构和刻蚀阻挡层，所述介电层覆于所述半导体基底上，所述金属互联结构设于所述介电层 内，所述刻蚀阻挡层覆于所述介电层表面，其特征在于，还包括一氮元素扩散阻挡层，所述 氮元素扩散阻挡层覆于所述刻蚀阻挡层表面。 9.如权利要求8所述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构，其特征在于，所述氮元 素扩散阻挡层为不含有氮元素的碳化硅薄膜。 权 利 要 求 书CN 102446820 A CN 102446842 A 1/3页 3 一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构及其制备方法 技术领域 0001 本发明一般涉及半导体制造刻蚀工艺技术领域，更确切地说，本发明涉及一种新 型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构及其制备。
6、方法。 背景技术 0002 现有的互补型金属氧化物半导体(CMOS)器件制造工艺随着关键尺寸的不断缩 小，金属互联结构从铝制程过渡到了铜制程，针对金属互联结构工艺的进化、刻蚀阻挡层的 介质也有传统的氮化硅薄膜过渡到了碳化硅薄膜。传统的碳化硅薄膜在淀积时，由于使用 到的是氨气(NH3)等含氮的反应气体，使最终形成的碳化硅薄膜中掺杂有氮元素。后续制 程中需要在前述的碳化硅薄膜上涂覆光阻材料进行光刻，此时碳化硅薄膜中的氮元素可能 与光阻材料底部的化学物质产生反应，使得光阻质量下降，光阻控制光刻尺寸的能力下降， 并最终导致半导体互联的关键尺寸不一致，此现象称之为“光阻中毒”。半导体制造工艺中 须尽量避。
7、免出现光阻中毒现象。 发明内容 0003 针对现有的半导体金属互联结构工艺存在的上述问题，本发明提供一种新型的避 免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构及其制备方法。 0004 本发明解决技术问题所采用的技术方案为： 一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，主要包括以下步骤： 步骤a、于一半导体基底上形成一介电层，于所述介电层内形成图案化金属互联结构； 步骤b、于所述介电层表面形成一刻蚀阻挡层； 步骤c、于所述刻蚀阻挡层表面形成一氮元素扩散阻挡层。 0005 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，所述介电层为低 介电常数介电层。 0006 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡。
8、层结构的制备方法，其中，所述图案化金属 互联结构为铜互联结构。 0007 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，所述刻蚀阻挡层 为掺杂氮元素的碳化硅薄膜。 0008 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，所述氮元素扩散 阻挡层为不含有氮元素的碳化硅薄膜。 0009 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，形成所述刻蚀阻 挡层时参与反应的气体为乙基三甲基硅烷与氨气的混合物或者四甲基硅烷与氨气的混合 物。 0010 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其中，形成所述氮元素 扩散阻挡层时参与反应的气体为乙基三甲基硅烷与碳氢化合气体的混。
9、合物或者四甲基硅 烷与碳氢化合气体的混合物。 说 明 书CN 102446820 A CN 102446842 A 2/3页 4 0011 一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构，包括半导体基底、介电层、金属互联 结构和刻蚀阻挡层，所述介电层覆于所述半导体基底上，所述金属互联结构设于所述介电 层内，所述刻蚀阻挡层覆于所述介电层表面，其中，还包括一氮元素扩散阻挡层，所述氮元 素扩散阻挡层覆于所述刻蚀阻挡层表面。 0012 上述新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构，其中，所述氮元素扩散阻挡层为不 含有氮元素的碳化硅薄膜。 0013 本发明的有益效果是： 避免了光阻中毒和变性的风险，提高半导体互联关键。
10、尺寸一致性且工艺简单。 附图说明 0014 图1是本发明一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法的流程示 意框图； 图2是本发明一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法步骤a完成后的 结构示意图； 图3是本发明一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法步骤b完成后的 结构示意图； 图4是本发明一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法步骤c完成后的 结构示意图； 图5是本发明一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构的结构示意图。 具体实施方式 0015 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。 0016 如图1所示，本发明一种新型的避免光阻。
11、中毒的刻蚀阻挡层结构的制备方法，其 中，主要包括以下步骤： 步骤a、如图2所示，于一半导体基底1上形成一介电层2，于介电层2内形成图案化金 属互联结构21；其中介电层2为低介电常数介电层，低介电常数介电层已在金属互联结构 工艺中得到广泛的应用，有大量成熟的技术方案为该结构提供技术支持；图案化金属互联 结构21为铜互联结构，铜互联结构可以比铝互联结构更好的适应器件的关键尺寸不断缩 小的进化方向。 0017 步骤b、如图3所示，于介电层2表面形成一刻蚀阻挡层3；其中，刻蚀阻挡层为掺 杂氮元素的碳化硅薄膜，其形成时参与反应的气体为乙基三甲基硅烷与氨气的混合物或者 四甲基硅烷与氨气的混合物，形成刻蚀阻。
12、挡层的方法及参与反应的气体于传统手段完全相 同，最大程度上于传统工艺兼容，使本发明的实施难度降低。 0018 步骤c、如图4所示，于刻蚀阻挡层3表面形成一氮元素扩散阻挡层4；其中，氮元 素扩散阻挡层4为不含有氮元素的碳化硅薄膜，其形成时参与反应的气体为乙基三甲基硅 烷与CxHy形式的碳氢化合气体的混合物或者四甲基硅烷与CxHy形式的碳氢化合气体的混 合物；以碳氢化合气体代替NH3气体参与反应使生成的碳化硅薄膜不含有氮元素，从而有 效避免了刻蚀阻挡层3中的氮元素向上扩散，进而避免了氮元素与光阻材料层底部产生反 应可能造成的光阻中毒现象。 说 明 书CN 102446820 A CN 102446。
13、842 A 3/3页 5 0019 本发明还包括一种新型的避免光阻中毒的刻蚀阻挡层结构，包括半导体基底1、介 电层2、金属互联结构21和刻蚀阻挡层3，介电层2覆于半导体基底1上，金属互联结构21 设于介电层2内，刻蚀阻挡层3覆于介电层2表面，其中，还包括一氮元素扩散阻挡层4，氮 元素扩散阻挡层4覆于刻蚀阻挡层3表面，氮元素扩散阻挡层4为不含有氮元素的碳化硅 薄膜，不含有氮元素的碳化硅薄膜可以有效避免刻蚀阻挡层3中的氮元素向上扩散，进而 避免因氮元素向上扩散与光阻材料层接触可能造成的光阻中毒现象。 0020 通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，因此，尽管上述 发明提出了现有。
14、的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而 言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是 涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正，在权利要求书范围内任何和所有等价的 范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。 说 明 书CN 102446820 A CN 102446842 A 1/3页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102446820 A CN 102446842 A 2/3页 7 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102446820 A CN 102446842 A 3/3页 8 图5 说 明 书 附 图CN 102446820 A 。