絕緣層形成方法
【專利摘要】本發明提供了一種絕緣層形成方法，所述絕緣層形成方法包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底上形成PETEOS層，并對所述PETEOS層執行CMP工藝；對經過CMP工藝的PETEOS層執行等離子體處理，所述等離子體處理所使用的離子為氧離子；在經過等離子體處理的PETEOS層上形成無定形碳層。通過對經過CMP工藝的PETEOS層執行等離子體處理，去除了PETEOS層表面的碳殘留，從而避免了無定形碳層上形成凸起，提高了無定形碳層的質量。
【專利說明】絕緣層形成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及集成電路【技術領域】，特別涉及一種絕緣層形成方法。
【背景技術】
[0002] 在集成電路的制造過程中，主要包括：半導體器件的形成，這些半導體器件主要為 CMOS器件；在形成了半導體器件之后，需要將這些半導體器件與金屬層連接，主要與第一 金屬層連接，從而形成各種不同功能/功用的集成電路，此外，所述第一金屬層還可能與后 續第二、第三等金屬層連接。
[0003] 半導體器件與第一金屬層的連接通過接觸孔（contact hole)的形式實現。具體 包括：在半導體器件上形成絕緣層，在所述絕緣層中形成一開口，在開口內填入導電材料， 形成接觸孔。隨著半導體器件越來越小，接觸孔也變得越來越小，由此需要引入無定形碳 (a-C)層，來幫助接觸孔的形成。同時，如果無定形碳層表面不平整，會影響后續的光刻工 藝，從而影響形成的接觸孔的質量。
[0004] 請參考圖la?lc，其為現有的絕緣層形成方法所形成的半導體結構的示意圖。現 有的絕緣層形成方法包括：
[0005] 如圖la所示，提供半導體襯底10 ;
[0006] 如圖lb所示，在所述半導體襯底10上形成PETE0S (等離子體增強正硅酸乙酯)層 11，并對所述PETE0S層11執行CMP (化學機械研磨）工藝；
[0007] 如圖lc所示，在經過CMP工藝的PETE0S層11上形成無定形碳（a-C)層12。
[0008] 通過上述工藝形成的絕緣層，包括PETE0S層11及無定形碳層12。然而，在實際生 產中發現，在無定形碳層12表面具有凸起100,這些凸起100降低了所形成的無定形碳層 12的質量，進而影響后續接觸孔的形成。
[0009] 因此，如何避免無定形碳層上產生凸起，成了本領域技術人員亟待解決的問題。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于提供一種絕緣層形成方法，以解決現有的絕緣層形成方法所形 成的無定形碳層上具有凸起，從而降低了所形成的無定形碳層的質量，進而影響后續所形 成的接觸孔的質量的問題。
[0011] 為解決上述技術問題，本發明提供一種絕緣層形成方法，所述絕緣層形成方法包 括：
[0012] 提供半導體襯底；
[0013] 在所述半導體襯底上形成PETE0S層，并對所述PETE0S層執行CMP工藝；
[0014] 對經過CMP工藝的PETE0S層執行等離子體處理，所述等離子體處理所使用的離子 包括氧離子；
[0015] 在經過等離子體處理的PETE0S層上形成無定形碳層。
[0016] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，在所述等離子體處理的過程中，通過氧氣或 者臭氧獲取氧離子。
[0017] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，所述氧氣或者臭氧的流量為lOOsccm? 50000sccm〇
[0018] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，在所述等離子體處理的過程中，通過一氧化 二氮獲取氧離子。
[0019] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，進行所述等離子體處理的反應腔室的壓力 為 2Torr ?lOTorr。
[0020] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，進行所述等離子體處理的反應腔室的壓力 為 3Torr ?7Torr〇
[0021] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，執行所述等離子體處理的射頻功率為 50W ?1000W。
[0022] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，執行所述等離子體處理的射頻功率為 200W ?700W。
[0023] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，執行所述等離子體處理的工藝時間為 20s ?120s。
[0024] 可選的，在所述的絕緣層形成方法中，執行所述等離子體處理的工藝時間為 40s ?90s。
[0025] 發明人經過仔細研究發現，對于現有的絕緣層形成方法所形成的無定形碳層上具 有凸起的問題，其根源在于對PETE0S層執行CMP工藝的過程中，導致了 PETE0S層表面具有 碳殘留，從而導致無定形碳層異常成核，最終使得無定形碳層上具有凸起。為此，本發明通 過對經過CMP工藝的PETE0S層執行等離子體處理，去除了 PETE0S層表面的碳殘留，從而避 免了無定形碳層上形成凸起，提高了無定形碳層的質量，以及后續接觸孔的質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖la?lc是現有的絕緣層形成方法所形成的半導體結構的示意圖；
[0027] 圖2是本發明實施例的絕緣層形成方法的流程示意圖；
[0028] 圖3a?3d是本發明實施例的絕緣層形成方法所形成的半導體結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的絕緣層形成方法作進一步詳細說明。 根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常 簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0030] 發明人經過仔細研究發現，對于現有的絕緣層形成方法所形成的無定形碳層上具 有凸起的問題，其根源在于對PETE0S層執行CMP工藝的過程中，導致了 PETE0S層表面具有 碳殘留，從而導致無定形碳層異常成核，最終使得無定形碳層上具有凸起。為此，本發明通 過對經過CMP工藝的PETE0S層執行等離子體處理，去除了 PETE0S層表面的碳殘留，從而避 免了無定形碳層上形成凸起，提高了無定形碳層的質量，以及后續接觸孔的質量。
[0031] 具體的，請參考圖2,其為本發明實施例的絕緣層形成方法的流程示意圖。如圖2 所示，所述絕緣層形成方法包括：
[0032] S20 :提供半導體襯底；
[0033] S21 :在所述半導體襯底上形成PETE0S層，并對所述PETE0S層執行CMP工藝；
[0034] S22 :對經過CMP工藝的PETE0S層執行等離子體處理，所述等離子體處理所使用的 離子包括氧離子；
[0035] S23 :在經過等離子體處理的PETE0S層上形成無定形碳層。
[0036] 進一步的，請參考圖3a?3d，其為本發明實施例的絕緣層形成方法所形成的半導 體結構的示意圖。
[0037] 如圖3a所示，提供半導體襯底30,其中所述半導體襯底30包括硅晶圓及在所述硅 晶圓上形成的半導體器件。
[0038] 接著，如圖3b所示，在所述半導體襯底30上形成PETE0S層31，并對所述PETE0S 層31執行CMP工藝。其中，所述CMP工藝所使用的研磨液為現有技術通用的研磨液（即使 用的溶劑為有機溶劑)，對此本申請不做限定。請繼續參考圖3b，在經過CMP工藝之后，所述 PETE0S層31將形成碳殘留300。若不去除所述碳殘留300,在形成無定形碳層的過程中，往 往會發生無定形碳層的異常成核，使得無定形碳表面形成凸起。
[0039] 為此，本實施例中，將通過接下去的一個工藝步驟，去除所述碳殘留300。
[0040] 請參考圖3c，對經過CMP工藝的PETE0S層31執行等離子體處理，所述等離子體 處理所使用的離子包括氧離子。優選的，在所述等離子體處理的過程中，通過氧氣或者臭 氧獲取氧離子，其中，利用氧氣或者臭氧獲取氧離子能夠避免雜質離子的引入，從而提高工 藝的可靠性。此外，考慮到半導體工藝中很多膜層都含有N元素，因此，也可以通過選用含 N及0的氣體獲取氧離子，例如一氧化二氮等。進一步的，所述所述氧氣或者臭氧的流量 為lOOsccm?50000sccm，例如，所述氧氣或者臭氧的流量為200sccm、500sccm、1000sccm、 5000sccm、10000sccm、20000sccm、35000sccm 或者 45000sccm 等。
[0041] 進一步的，所述等離子體處理的工藝條件包括：反應腔室的壓力為2T〇rr? lOTorr，例如，反應腔室的壓力為3Torr、5Torr或7Torr等；射頻功率為50W?1000W，例如， 射頻功率為l〇〇W、200W、350W、500W、700W或者850W等；工藝時間為20s?120s，例如工藝 時間為30s、40s、55s、75s、90s或者110s等。通過上述工藝條件的設定，能夠進一步控制對 于所述碳殘留300的去除效果。
[0042] 接著，如圖3d所示，在經過等離子體處理的PETE0S層31上形成無定形碳層32。 由此所形成的無定形碳層32避免了凸起的產生，提高了無定形碳層32的質量，進而提高了 后續所形成的接觸孔的質量。
[0043] 綜上，本發明實施例通過對經過CMP工藝的PETE0S層執行等離子體處理，去除了 PETE0S層表面的碳殘留，從而避免了無定形碳層上形成凸起，提高了無定形碳層的質量，進 而提高了后續所形成的接觸孔的質量。
[0044] 上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，并非對本發明范圍的任何限定，本發 明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬于權利要求書的保護 范圍。
【權利要求】
1. 一種絕緣層形成方法，其特征在于，包括： 提供半導體襯底； 在所述半導體襯底上形成PETEOS層，并對所述PETEOS層執行CMP工藝； 對經過CMP工藝的PETEOS層執行等離子體處理，所述等離子體處理所使用的離子包括 氧離子； 在經過等離子體處理的PETEOS層上形成無定形碳層。
2. 如權利要求1所述的絕緣層形成方法，其特征在于，在所述等離子體處理的過程中， 通過氧氣或者臭氧獲取氧離子。
3. 如權利要求2所述的絕緣層形成方法，其特征在于，所述氧氣或者臭氧的流量為 lOOsccm ?50000sccm。
4. 如權利要求1所述的絕緣層形成方法，其特征在于，在所述等離子體處理的過程中， 通過一氧化二氮獲取氧離子。
5. 如權利要求1至4中的任一項所述的絕緣層形成方法，其特征在于，進行所述等離子 體處理的反應腔室的壓力為2Torr?lOTorr。
6. 如權利要求5所述的絕緣層形成方法，其特征在于，進行所述等離子體處理的反應 腔室的壓力為3Torr?7Torr。
7. 如權利要求1至4中的任一項所述的絕緣層形成方法，其特征在于，執行所述等離子 體處理的射頻功率為50W?1000W。
8. 如權利要求7所述的絕緣層形成方法，其特征在于，執行所述等離子體處理的射頻 功率為200W?700W。
9. 如權利要求1至4中的任一項所述的絕緣層形成方法，其特征在于，執行所述等離子 體處理的工藝時間為20s?120s。
10. 如權利要求9所述的絕緣層形成方法，其特征在于，執行所述等離子體處理的工藝 時間為40s?90s。
【文檔編號】H01L21/3105GK104103512SQ201310129648
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2013年4月15日
【發明者】鄧浩, 嚴琰 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司