CN102427055A - 一种采用等离子体处理多孔低k值介质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法。本发明公开了一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，通过将相应气体激发为高聚合体密度的等离子体，使等离子体与多孔低K值介质薄膜反应而在薄膜表面形成钝化层进行封孔，从而不仅能有效的减少后续金属或非金属物质淀积程序对多孔低K值材料的扩散，以抑制其K值的升高和器件性能的降低，且无残留物质，对后续流程不会产生影响。<sub/>
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法。
背景技术
在半导体制造过程中，多孔低K介质薄膜淀积或刻蚀后，在进行后续的金属或非金属淀积流程时，上述金属或非金属会通过孔洞扩散到其表面或侧壁中，从而会导致K介质薄膜的K值升高和器件性能的降低。
中国专利（专利号：200680008967.8，用于低K电介质的侧壁孔密封）公开了一种在多孔低K介质表面涂抹可热分解聚合物来达到封孔的目的，以防止后续积淀程序中金属或非金属对多孔低K值材料的渗透或扩散；但是，上述专利工艺受热分解不完全时会有遗留，且分解出的产物亦无法完全排出，从而会对后续流程造成污染。
发明内容
本发明公开了一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，用以解决现有技术中工艺存在的问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1：将一经薄膜淀积或刻蚀工艺后，形成包含有多孔低K介质薄膜的器件置于一机台的两电极之间；
步骤S2：打开所述机台的射频源并同时于所述两电极之间通入气体，以在所述多孔低K介质薄膜上方将所述气体激发为高聚合体密度的等离子体；所述等离子体与所述多孔低K介质薄膜反应并在其表面上形成钝化层。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，所述机台为CCP、TCP、ICP或RIE等类型机台。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，步骤S2中通入的气体至少以NH3或CH4中任一气体作为其主要组成部分。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，步骤S2中通入的气体还包含H2或Ar等气体，以作为其选择性添加部分。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，所述机台的射频源的源功率范围为50-4000w。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，所述机台的两电极之间的偏压功率范围为50-4000w。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，所述等离子体与所述多孔低K介质薄膜反应的温度范围为10-60oC。
上述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其中，根据机台的类型、气体的流量、功率及温度的不同相应调整反应时间，以控制生成钝化层的厚度。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，通过将相应气体激发为高聚合体密度的等离子体，使等离子体与多孔低K值介质薄膜反应而在薄膜表面形成钝化层进行封孔，从而不仅能有效的减少后续金属或非金属物质淀积程序对多孔低K值材料的扩散，以抑制其K值的升高和器件性能的降低，且无残留物质，对后续流程不会产生影响。
附图说明
图1-3是本发明实施例一的流程示意图；
图4-6是本发明实施例二的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
实施例一：
在一衬底1上通过薄膜淀积工艺淀积多孔低K介质薄膜11后，将其放置在RIE机台的上电极12和下电极13之间；其中，下极板13与射频源14连接，上极板12接地且位于下极板13的正上方。
然后，打开RIE机台的射频源14并同时在上电极12和下电极13之间通入以NH3或CH4或NH3、CH4作为主要处理气体16，处理气体16被激发为高聚合体密度的等离子体15，等离子体15与多孔低K介质薄膜11反应并在其表面上形成钝化层17以对多孔低K介质薄膜11进行封孔；其中，在通入处理气体16的同时选择性添加适量H2或Ar等用以调整反应的均匀性和刻蚀速率。
进一步的，射频源14的源功率范围为50-4000w，上电极12和下电极13之间的偏压功率也在50-4000w之间；工艺温度范围为10-60℃之间，以20℃为最佳反应温度。
其中，可根据机台的类型、气体的流量、功率及温度的不同相应调整反应时间，以控制生成钝化层的厚度。
对于淀积完成的多孔低K值介质薄膜11，进行如本实施例工艺后，在多孔低K值介质薄膜11表面形成钝化层17以对其进行封孔，以避免环境中的氧气等气体进入到其孔洞内，发生氧化反应从而改变多孔低K值介质的性质。
实施例二：
在一双大马士革机构3上通过刻蚀第二介质层35后，将其放置在RIE机台的上电极22和下电极23之间；其中，下极板23与射频源24连接，上极板22接地且位于下极板23的正上方。
进一步的，双大马士革机构3包含有设置在下的第一介质层31及嵌入其内Ta或TaN金属阻挡层32，金属铜层33覆盖Ta或TaN金属阻挡层32，SiCO或SiCN刻蚀阻挡层34覆盖第一介质层31、Ta或TaN金属阻挡层32和金属铜层33，第二介质层35覆盖SiCO或SiCN刻蚀阻挡层34，金属通孔36贯穿第二介质层35和SiCO或SiCN刻蚀阻挡层34停止在金属铜层33上；其中，第一介质层31和第二介质层35均为多孔低K介质层。
然后，打开RIE机台的射频源24并同时在上电极22和下电极23之间通入以NH3或CH4或NH3、CH4作为主要处理气体26，处理气体26被激发为高聚合体密度的等离子体25，等离子体25与金属通孔36中的多孔低K介质反应并在其内的侧壁和多孔低K介质表面上形成钝化层37以对多孔低K介质进行封孔，钝化层37部分覆盖金属通孔36内的金属铜层；其中，在通入处理气体26的同时选择性添加适量H2或Ar等用以调整反应的均匀性和刻蚀速率。
进一步的，射频源24的源功率范围为50-4000w，上电极22和下电极23之间的偏压功率也在50-4000w之间；工艺温度范围为10-60℃之间，以20℃为最佳反应温度。
其中，可根据机台的类型、气体的流量、功率及温度的不同相应调整反应时间，以控制生成钝化层的厚度。
对于由多孔低K值介质构成的双大马士革结构3的内表面，经本实施例工艺处理后，会在其内表面形成钝化层，以防止后续工艺流程所积淀的金属或非金属物质渗透进入多孔低K值介质的孔洞中，从而避免了后续工艺对器件性能造成的影响。
上述两实施例均是以RIE机台为例，实际操作中还可以在CCP、TCP或ICP等类型机台上进行本工艺。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，通过将相应气体激发为高聚合体密度的等离子体，使等离子体与多孔低K值介质薄膜反应而在薄膜表面形成钝化层进行封孔，从而不仅能有效的减少后续金属或非金属物质淀积程序对多孔低K值材料的扩散，以抑制其K值的升高和器件性能的降低，且无残留物质，对后续流程不会产生影响。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (8)
1.本发明公开了一种采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：将一经薄膜淀积或刻蚀工艺后，形成包含有多孔低K介质薄膜的器件置于一机台的两电极之间；
步骤S2：打开所述机台的射频源并同时于所述两电极之间通入气体，以在所述多孔低K介质薄膜上方将所述气体激发为高聚合体密度的等离子体；所述等离子体与所述多孔低K介质薄膜反应并在其表面上形成钝化层。
2.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，所述机台为CCP、TCP、ICP或RIE等类型机台。
3.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，步骤S2中通入的气体至少以NH3或CH4中任一气体作为其主要组成部分。
4.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，步骤S2中通入的气体还包含H2或Ar等气体，以作为其选择性添加部分。
5.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，所述机台的射频源的源功率范围为50-4000w。
6.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，所述机台的两电极之间的偏压功率范围为50-4000w。
7.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，所述等离子体与所述多孔低K介质薄膜反应的温度范围为10-60oC。
8.根据权利要求1所述的采用等离子体处理多孔低K值介质的方法，其特征在于，根据机台的类型、气体的流量、功率及温度的不同相应调整反应时间，以控制生成钝化层的厚度。
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| US20050130435A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-16 | Rao Annapragada | Method of preventing damage to porous low-k materials during resist stripping |
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| CN101099232A (zh) * | 2004-11-12 | 2008-01-02 | 艾克塞利斯技术公司 | 多孔低k介电膜的紫外辅助孔密封 |
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