在光刻胶去除过程中最小化阻障材料损失的方法技术

一种从集成电路（ＩＣ）结构上去除光刻胶层的方法，所述ＩＣ结构包括刻蚀的电介质层和暴露的覆盖铜内连线的阻障层，所述阻障层的构成材料是，如氮化硅或碳化硅。所述方法包括将包含一氧化碳（ＣＯ）的第一混合气通入反应器，在所述反应器内生成等离子体，选择性地去除光刻胶层，而对所述暴露的阻障层只有微量的刻蚀或没有刻蚀。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，特别涉及具有氮化硅或者碳化硅之类阻障材料的集成电路(IC)结构的刻蚀。
技术介绍
半导体器件通常在半导体衬底上形成，并包括多层图案化的和金属内连线的层。比如，许多半导体器件具有多层导线，例如金属内连线。导线或其它传导结构，比如栅极，由电介质材料(即绝缘材料)互相绝缘，并可利用穿过电介质材料的通孔进行相互连接。在半导体集成电路(IC)的制程中，器件，如元件晶体管在半导体晶片衬底上形成。各种材料淀积在不同的层上以制成所需的IC。通常导电层包括形成图案的金属线、多晶硅晶体管栅极等，其间由低k电介质材料类的电介质材料互相绝缘。在集成电路的制程中，用铜内连线和双镶嵌结构的结合来降低与信号传播有关的RC延迟，这存在于现有技术的铝基IC结构中。在双镶嵌工艺中，并不是刻蚀导体材料，而是在电介质材料中刻蚀通孔和沟槽，再用铜填充。用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)去除多余的铜，用通孔连接留下的铜线来进行信号传导。为了进一步降低RC延迟，应用低介电常数(k)的材料。该低介电常数的材料包括二氧化硅和如有机硅化物玻璃(OSG)等低介电常数材料。在IC制造中，通常采用铜双镶嵌工艺应用低k材料。双镶嵌结构中运用刻蚀工艺产生用于线路的沟槽和用于通孔的孔。然后对通孔和沟槽进行金属化以形成互相连接的线路。两个公知的双镶嵌方案分别称为先刻蚀通孔的工艺和先刻蚀沟槽的工艺。在双镶嵌工艺中，经常应用一层或多层阻障层来保护半导体器件中靠近铜内连线的材料，使其不被从铜内连线中扩散到周围材料的铜原子毒化。比如，阻障层可以使邻近的含硅结构不被从铜内连线中扩散到周围含硅结构的铜原子毒化。常用的阻障层也称为“扩散阻挡层”或“刻蚀停止层”。常用的阻障层是氮化硅(Si3N4)或简称SiN。另一常用的阻障层是碳化硅，其也称为非晶碳化硅或SiCxNyHzOw的组合物。在刻蚀含硅和氧的电介质时，通常用含氟混合气来刻蚀含硅和氧的电介质。含氟混合气与IC结构反应，产生沉积在IC和反应器上的氟化聚合物(CxHyFz)。通常，使电介质刻蚀的步骤是光刻胶层的去除或“剥离”。在去除光刻胶层时，用一种氧化性混合气体来去除有机的光刻胶。在已有技术中，氧化性混合气体与氟化聚合物反应产生能刻蚀阻障层的混合气体。若对阻障层的刻蚀导致该阻障层暴露，则IC结构将被扩散入电介质层的铜损害。扩散入电介质层的铜毒化IC结构并损害IC的电介质性能。
技术实现思路
本专利技术公开了一种从集成电路(IC)结构上去除光刻胶层的方法，该方法最小化阻障层上阻障材料的损失。该IC结构包括光刻胶层，经过刻蚀的电介质层和覆盖铜内连线的暴露的阻障层。在实施例中，该刻蚀的电介质层是含硅和氧的材料。在另一实施例中，该刻蚀的电介质层包括二氧化硅、氧化硅、有机硅化物玻璃或氟化硅玻璃。该暴露的阻障层由如氮化硅或碳化硅材料构成。本方法包括将包含特别是一氧化碳(CO)的第一混合气通入反应器。在实施例中，第一混合气包括一氧化碳(CO)和氧气(O2)。在另一实施例中该第一混合气包括一氧化碳(CO)和氮气(N2)。其他气体混合物包括CO和选自氮气(N2)/氧气(O2)、一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、氮气(N2)/氢气(H2)、和水蒸汽(H2O)的混合气。本方法然后在反应器内产生等离子体。光刻胶层被选择性地去除，而对暴露的阻障层只有微量的刻蚀或没有刻蚀，这样就减少了阻障层中氮化硅或碳化硅的损失。尽管其中严格的机理还未知，但是可以猜测一氧化碳(CO)捕捉从沉积在晶片和/或反应器上的含F聚合物(CxFyHz)释放出来的氟。通过最小化阻障层的损失，其下的铜内连线的完整性得以保持。附图说明本专利技术的实施例如附图所示，其中图1是能够去除IC结构上的光刻胶的设备示意图。图2是去除光刻胶层并保护阻障层的流程图。图3A到图3F是使用图2中所述的方法去除IC结构上的光刻胶的等尺寸图。具体实施例方式以下参照附图和用实施例的方式来对本专利技术进行详细描述。这些实施例足够详细，以使本领域的技术人员可以依此实施本专利技术，请注意实施例也可以有其它的形式，以及在不背离本专利技术的权利要求的构思和范围下可以实现结构上，逻辑上和电的变化。因此，下面的具体说明并不是限制性的。请注意附图中的附图标记的第一位数字指附图的序号，除此在多个附图中相同的部件用相同的附图标记来表示。图1是能够刻蚀IC结构上的氮化硅或碳化硅阻障层的系统，该系统也构成为进行阻障层刻蚀，电介质刻蚀，光刻胶去除。该系统是平行板等离子系统100，比如加州Fremont的Lam Research Corporation(Lam)出品的200mm EXELAN HPT系统。该系统100的反应室有内室102，通过一台连接到反应器壁上出口的真空泵104，保持所需的内室102的真空压力。可以通过气体源106向等离子反应器供应刻蚀气体。通过双频率设置可以在反应器内产生中等密度的等离子体，其中通过匹配网络110向通电的电极112提供来自RF电源108的FR能量。RF电源108构成为以27MHz和2MHz的频率提供FR能量。电极114是接地电极。衬底116由通电的电极112支撑而且由通过将气体激发到等离子态而产生的等离子体进行刻蚀和/或去除光刻胶。也可以使用其它电容耦合的反应器，如向两个电极供给RF能量的反应器，比如共同拥有的美国专利No.6,090,304所述的双频等离子刻蚀反应器，在此通过参考结合进本专利技术。另外，在其它类型的等离子反应器中，比如诱导(感应)耦合反应器，电子回旋加速器谐振(ECR)等离子反应器，螺旋等离子反应器(HeliconPlasma Reactor)或其它类似的设备中，也可以产生等离子体。这些等离子反应器中常用RF能、微波能、磁能等等作为能源产生中密度到高密度的等离子体。比如，Lam Research Corporation出产的Transformer CoupledPlasma刻蚀反应器可以产生高密度的等离子体，该反应器也称为诱导(感应)耦合等离子反应器。图2是将光刻胶从IC结构去除或“剥离”的流程图。图2所示的方法最小化阻障层中阻障材料的损失。该方法用于图3A所示的IC结构中，在图3B中该IC结构已进行刻蚀。如图2的步骤202所述，图3A中的IC在置于反应器中进行刻蚀。图3A所示的IC结构包括第一光刻胶层302，第二保护层304，第三电介质层306，第四阻障层308，第五层310，该第五层具有铜内连线312。该IC结构具有形成图案的第一光刻胶层302。在图2的刻蚀步骤204中，第二保护层304和第三电介质层306被刻蚀，因此第四阻障层308就暴露在外。暴露的第四阻障层308覆盖具有铜内连线312的第五层310。作为一个非限制性的示例，IC结构300的第一光刻胶层302是有机光刻胶。例如，该有机光刻胶是Shipley公司的193nm光刻胶或248nm光刻胶。第二保护层304由保护材料构成，如二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)、碳化硅和氮化硅。该保护层304可以在刻蚀和去除光刻胶过程中起到保护第三电介质层的作用。第三电介质层由如二氧化硅、氧化硅、有机硅化物玻璃或氟化硅玻璃构成。第二保护层304材料的选择取决于其下第三电介质层的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从集成电路（ＩＣ）结构上去除光刻胶层的方法，所述ＩＣ结构包括刻蚀的电介质层和暴露的阻障层，其中，所述电介质层是含硅和氧的材料，所述阻障层的构成材料是氮化硅或碳化硅，所述方法包括：将包含一氧化碳（ＣＯ）的第一混合气通入反应器； 在所述反应器内生成等离子体；选择性地去除所述光刻胶层，而对所述暴露的阻障层只有微量的刻蚀或没有刻蚀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-11-12 10/712,3261.一种从集成电路(IC)结构上去除光刻胶层的方法，所述IC结构包括刻蚀的电介质层和暴露的阻障层，其中，所述电介质层是含硅和氧的材料，所述阻障层的构成材料是氮化硅或碳化硅，所述方法包括将包含一氧化碳(CO)的第一混合气通入反应器；在所述反应器内生成等离子体；选择性地去除所述光刻胶层，而对所述暴露的阻障层只有微量的刻蚀或没有刻蚀。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电介质材料是二氧化硅。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合气还包括氧气(O2)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合气还包括氮气(N2)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一混合气还包括选自包括氧气(O2)、氮气(N2)、氮气(N2)/氧气(O2)、一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、氮气(N2)/氢气(/H2)和水蒸汽(H2O)的一组混合气的混合气。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀的电介质材料由选自包括二氧化硅、氧化硅、有机硅化物玻璃和氟化硅玻璃的一组材料的材料构成。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的IC结构进一步包括在所述电介质层和所述光刻胶层之间的保护层，所述保护层由选自包括二氧化硅、氧氮化硅、碳化硅和氮化硅的一组材料的材料构成。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于将所述光刻胶层从所述IC结构上去除的反应器也用于刻蚀所述电介质层。9.一种从集成电路(IC)结构上去除光刻胶层的方法，所述IC结构包括刻蚀的第一电介质层，暴露的第二阻障层，所述阻障层材料选自氮化硅或碳化硅，以及第三层，其包括邻接阻障层的导电内连线和邻接所述导电内连线的第二电介质材料，所述阻障层位于刻蚀的电介质层和第三层之间，所述方法包括将包含一氧化碳(CO)的第一混合气通入反应器；在所述反应器内生成等离子体；选择性地去除光刻胶层，而对所述暴露的阻障层只有微量的刻蚀或没有刻蚀。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉奥安纳普勒格德，朱海伦，
申请(专利权)人：兰姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]