专利名称：双大马士革工艺中的灰化处理方法
技术领域：
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：
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 面积逐渐縮小，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。 在半导体元件的后段工艺(BE0L， 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 1ow-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(C02)。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
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。 为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的 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。
所述方法还进一步包括在进行所述灰化处理时，不使用一氧化碳气体流。 所述方法还进一步包括所使用的偏压为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。 所述方法还进一步包括所使用的偏压为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。 所述方法还进一步包括根据光阻层的不同加入氮气或氢气；所加入的氮气或氢 气的流量小于或100标准毫升/分钟。 所述方法还进一步包括当使用所述二氧化碳气体流进行灰化处理时，所使用的功率、流量、压力以及处理时间均与使用一氧化碳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。 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 C02气体流，由于该C02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。
图1为分别使用CO气体流或C02气体流进行灰化处理时对基底材料k值的影响 示意图。 图2为分别使用CO气体流或C02气体流进行灰化处理后的效果对比示意图。
具体实施例方式
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。 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C02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C02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C02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C02气体流来进行灰化处理时，所 使用的部分参数如下所述 1)偏压(Bias Power):—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。 2)源压(Source Power):—般为600 IOOOW，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。 3)氧气(02)流量一般为200 500标准毫升/分钟(seem)，较佳的，所使用的 02流量为300sccm或500sccm。在本发明中，02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。
4) 二氧化碳(C02)流量 一般为50 200sccm，较佳的，所使用的C02流量为 100sccm。在本发明中，(A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。 5)气压(pressure):—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C02气体来对low k材料进 行保护。 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^或112的流
4量一般小于或等于100sccm。 此外，在本发明中，当使用(A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。 图1为分别使用CO气体流或C02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l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C02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。 图2为分别使用C0气体流或(A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(A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C02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(A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。 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C02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。 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。
权利要求
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。
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，不使用一氧化碳气体流。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括所使用的偏压为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。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括所使用的偏压为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。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括 根据光阻层的不同加入氮气或氢气；所加入的氮气或氢气的流量小于或IOO标准毫升/分钟。
6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括 当使用所述二氧化碳气体流进行灰化处理时，所使用的功率、流量、压力以及处理时间均与使用一氧化碳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。
全文摘要
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。
文档编号H01L21/70GK101764080SQ20081020767
公开日2010年6月30日 申请日期2008年12月24日 优先权日2008年12月24日
发明者孙武, 张海洋 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司