CN111128870A - 导电互连结构的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导电互连结构的制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底上依次形成有介质层、导电层及光刻胶层，其中，所述介质层中形成有与所述导电层相连的导电插塞；执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺以去除图案化的光刻胶层；执行除湿工艺。在制造导电互连结构的过程中增加一道除湿工艺，可以有效去除导电互连结构中残留的清洗溶液，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种导电互连结构的制作方法。
背景技术
导电互连结构是半导体器件中的重要组成结构，导电互连结构通常由若干层的导电插塞和若干层的导电互连线构成，导电插塞可以将不同层的导电互连线电性连接起来并引出至半导体器件的顶层导电层。在半导体后端工艺中，导电插塞对其上层导电互连线的冗余量很小，甚至为0。由于导电互连线的刻蚀工艺的套刻尺寸偏差、套刻对准偏差等偏差的存在，这可能导致刻蚀形成导电互连线之后，导电插塞出现未被完全覆盖而是裸露在外的情况。
在刻蚀形成导电互连线的工艺中，通常在准备形成导电互连线的金属层上旋涂一光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光、显影以得到图案化的光刻胶层；再利用图案化的光刻胶层作为掩膜刻蚀金属层以得到导电互连线。在形成导电互连线之后有一道湿法清洗工艺，执行湿法清洗工艺的目的是去除刻蚀工艺过程中产生的光刻胶残余物。
目前在湿法清洗工艺之后，导电互连线的沟槽内残留的清洗溶液随着时间的增加跟由于套刻对准、关键尺寸偏差而裸露出的导电插塞发生电化学反应，并且导电插塞对其上层金属层而言冗余量小，所以残留的清洗溶液容易导致导电插塞或者导电插塞与金属层连接的位置产生断路风险的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种导电互连结构的制作方法，以解决导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种导电互连结构的制作方法，包括：
提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层中形成有导电插塞；
形成一导电层，所述导电层覆盖所述介质层及所述导电插塞；
形成一光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述导电层；
执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；
采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺，以去除图案化的光刻胶层；
对湿法清洗工艺处理后的器件执行除湿工艺。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，采用氧离子灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空；以及，
对抽真空后的器件进行热退火。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，进行抽真空的时间介于50s～70s。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火的时间介于20s～40s；对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火的温度介于180℃～220℃。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，对抽真空后的器件进行热退火的时间介于20s～40s；对抽真空后的器件进行热退火的温度介于180℃～220℃。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，采用硫酸和臭氧的混合溶液或者碱性溶液执行湿法清洗工艺。
可选的，在所述导电互连结构的制作方法中，所述导电层的材料为铝、铜、钛、钨、镍或金。
综上，本发明提供一种导电互连结构的制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底上依次形成有介质层、导电层及光刻胶层，其中，所述介质层中形成有与所述导电层相连的导电插塞；执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺以去除图案化的光刻胶层；执行除湿工艺。在制造导电互连结构的过程中增加一道除湿工艺，可以有效去除导电互连结构中残留的清洗溶液，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的可靠性，提高了产品良率。
附图说明
图1是本发明实施例的导电互连结构的制作方法的流程图；
图2-图6是本发明实施例的制作导电互连结构各工艺步骤中的半导体结构示意图；
其中，附图说明标记：
100-衬底，110-栅极结构，120-介质层，130-导电插塞，140-导电层，141-导电互连线，150-光刻胶层，151-图案化的光刻胶层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的导电互连结构的制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
本发明提供一种导电互连结构的制作方法，参考图1，图1是本发明实施例的导电互连结构的制作方法的流程图，所述导电互连结构的制作方法包括：
S10：提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层中形成有导电插塞；
S20：形成一导电层，所述导电层覆盖所述介质层及所述导电插塞；
S30：形成一光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述导电层；
S40：执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；
S50：以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；
S60：采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺，以去除图案化的光刻胶层；
S70：对经过湿法清洗工艺处理后的器件执行除湿工艺。
本发明中，在制造导电互连结构的过程中增加一道除湿工艺，可以有效去除导电互连结构中残留的清洗溶液，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的导电性能和可靠性，提高了产品良率。
具体的，参考图2-图6，图2-图6是本发明实施例的制作导电互连结构各工艺步骤中的半导体结构示意图。
首先，如图2所示，提供一衬底100，所述衬底100上形成有介质层120，所述介质层120中形成有栅极结构110和导电插塞130。具体的，所述衬底100可以选择硅衬底、硅锗衬底、锗衬底、导电互联层其中的一种，所述衬底100表面还可以形成若干外延层以提高半导体器件的电学性能；所述衬底中形成有浅沟道隔离槽101，所述浅沟道隔离槽101用于衬底中不同源区的横向隔离；所述栅极结构位于所述衬底100上的所述介质层120中，所述栅极结构110可以包括堆叠设置的栅介质层和栅电极以及包围所述栅电极的侧墙，所述栅电极的材料例如为多晶硅、金属或多晶硅和金属的化合物，所述栅介质层的材料例如为氧化硅或高K介质材料；所述导电插塞130贯穿所述介质层120，即所述导电插塞将所述衬底100及后续形成的导电层电性连接起来，所述导电插塞的材料可以为铜、钛、钨、镍或金，但不限于上述金属材料。
然后，如图3所示，形成一导电层140，所述导电层140覆盖所述介质层120及所述导电插塞130。具体的，在本实施例中，所述导电层120的厚度介于
之间，通过溅射工艺形成所述导电层140。所述导电层140通常为金属材质，所述导电层140的材料为铝、铜、钛、钨、镍或金，在本实施例中，所述导电层140选择金属铝，由金属铝制成的导电层电阻率低，可以有效降低后续形成的集成电路的电阻，同时也更容易被刻蚀以形成后续的导电互连线。
接着，如图4所示，形成一光刻胶层150，所述光刻胶层150覆盖所述导电层150。
进一步的，如图5所示，执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层151，具体的，结合图6，图案化的光刻胶层151在所述导电层140上定义出后续形成的导电互连线141的形状及位置。
进一步的，如图6所示，以所述图案化的光刻胶层151为掩膜，刻蚀所述导电层140以得到导电互连线141，其中，所述导电互连线141与所述导电插塞130构成导电互连结构，在本实施例中，利用干法刻蚀工艺刻蚀导电层140，并通入Cl2、BCl3及N2参与刻蚀，得到与所述导电插塞130电性连接的导电互连线141。
接着，采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层151并执行湿法清洗工艺，以去除图案化的光刻胶层151。具体的，采用氧离子灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层151；采用硫酸和臭氧的混合溶液或者碱性溶液执行湿法清洗工艺，利用灰化工艺和湿法清洗工艺去除图案化的光刻胶层151，可以有效清理过多的光刻胶残留，避免了过多的光刻胶残留堵塞导电互连线间的沟槽的情况，避免了过多的光刻胶残留影响所述导电互连结构的导电性能的情况，使得所述导电互连线141与其上下层之间的应力更加平衡，优化了半导体器件的电性能。
最后，对经过湿法清洗工艺处理后的器件执行除湿工艺。具体的，在工艺腔室中对经过湿法清洗工艺处理后的器件执行除湿工艺，在本发明中，所述除湿工艺共有三种实施方法，分别是：
1)所述除湿工艺包括：对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空。其中，进行抽真空的时间介于50s～70s。抽真空时，附着在所述导电互连线141周围的残留的清洗溶液在失重之后可以通过管道从工艺腔室内排出，从而可以有效去除导电互连结构中残留的清洗溶液，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的导电性能和可靠性，提高了产品良率。
2)所述除湿工艺包括：对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火。其中，对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火的时间介于20s～40s，以及热退火的温度介于180℃～220℃。通过热退火，附着在所述导电互连线141周围的残留的清洗溶液能够被蒸发或者烘干，从而残留的清洗溶液被有效去除，从而避免了清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的导电性能和可靠性，提高了产品良率。
3)所述除湿工艺包括：第一步骤：对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空；第二步骤：对抽真空后的器件进行热退火。对所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空的时间介于50s～70s，对抽真空后的器件进行热退火的时间介于20s～40s，以及热退火的温度介于180℃～220℃。在执行抽真空以去除残留的清洗溶液和执行热退火以去除残留的清洗溶液的双重作用下，可以保证所述导电互连结构中残留的清洗溶液都被有效去除，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的导电性能和可靠性，提高了产品良率。
综上，本发明提供一种导电互连结构的制作方法，包括：提供一衬底，所述衬底上依次形成有介质层、导电层及光刻胶层，其中，所述介质层中形成有与所述导电层相连的导电插塞；执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺以去除图案化的光刻胶层；执行除湿工艺。在制造导电互连结构的过程中增加一道除湿工艺，可以有效去除导电互连结构中残留的清洗溶液，从而避免清洗溶液与导电插塞发生电化学反应，避免了导电插塞或者导电插塞与导电层连接的位置产生断路风险的问题，保证了导电互连结构的可靠性，提高了产品良率。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种导电互连结构的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层中形成有导电插塞；
形成一导电层，所述导电层覆盖所述介质层及所述导电插塞；
形成一光刻胶层，所述光刻胶层覆盖所述导电层；
执行光刻工艺以得到图案化的光刻胶层；
以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述导电层以得到导电互连线，其中，所述导电互连线与所述导电插塞构成导电互连结构；
采用灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层并执行湿法清洗工艺，以去除图案化的光刻胶层；
对经过湿法清洗工艺处理后的器件执行除湿工艺。
2.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，采用氧离子灰化工艺处理所述图案化的光刻胶层。
3.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空。
4.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火。
5.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，所述除湿工艺包括：
对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行抽真空；以及，
对抽真空后的器件进行热退火。
6.根据权利要求3或5所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，进行抽真空的时间介于50s～70s。
7.根据权利要求4所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火的时间介于20s～40s；对工艺腔室内的经过所述湿法清洗工艺处理后的器件进行热退火的温度介于180℃～220℃。
8.根据权利要求5所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，对抽真空后的器件进行热退火的时间介于20s～40s；对抽真空后的器件进行热退火的温度介于180℃～220℃。
9.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，采用硫酸和臭氧的混合溶液或者碱性溶液执行湿法清洗工艺。
10.根据权利要求1所述的导电互连结构的制作方法，其特征在于，所述导电层的材料为铝、铜、钛、钨、镍或金。
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| CN105845624A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-08-10 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 通孔及导电插塞的制作方法 |
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2019
- 2019-12-26 CN CN201911368164.9A patent/CN111128870A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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