[發明專利]通孔刻蝕方法

有效

• 申請號: 200610030795.6
• 申請日: 2006-09-04
• 公開（公告）號: CN101140881A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 韓秋華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/66;G03F7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種通孔刻蝕方法。

背景技術

隨著集成電路向深亞微米尺寸發展，器件的密集程度和工藝的復雜程度不斷增加，對工藝過程的嚴格控制變得更為重要。其中，通孔作為多層金屬層間互連以及器件有源區與外界電路之間連接的通道，在器件結構組成中具有重要作用，使得通孔刻蝕的控制工藝逐漸引起本領域技術人員的重視。

圖1A～1D為說明現有技術的通孔刻蝕方法示意圖，現有技術中，通孔刻蝕是指對通孔刻蝕結構進行刻蝕，以獲得多層金屬間的互連以及器件有源區與外界電路之間的連接通路的工藝；如圖1A所示，通孔刻蝕結構包括順序沉積的粘接層20、刻蝕終止層30、介質層40及圖案化的光致抗蝕劑層70。所述粘接層為增強半導體襯底或下層金屬10材料與通孔內連接材料間連接效果的過渡層；所述刻蝕終止層為通孔刻蝕的停止層；所述通孔刻蝕結構還可包括抗反射涂層60，所述抗反射涂層60為保證光致抗蝕劑的吸光效果而增加的吸光層。

針對此通孔刻蝕結構，當前的通孔刻蝕方法是：首先，如圖1B所示，順序刻蝕抗反射涂層60、介質層40；然后，如圖1C所示，移除光致抗蝕劑層70和抗反射涂層60；最后，如圖1D所示，進行刻蝕終止層30的刻蝕。

實際生產中，為保證器件內電氣連接通暢，所述通孔內的刻蝕終止層應被完全移除，同時為保證刻蝕終止層被完全移除，如圖1D所示，還需對其增加一定的過刻蝕80(over?etch)，即在刻蝕終止層刻蝕完成后，再增加刻蝕部分粘接層。若刻蝕終止層未被完全移除，將影響層間通孔的導通性能；同時，若刻蝕終止層過刻蝕過量，即粘接層移除部分過多，將影響通孔內導電介質與下層材料的連接性能。

通常，可選用終點檢測方法監控刻蝕終止層的刻蝕狀態。然而，由于通孔所占器件表面積的比例過小(約5％)，即刻蝕終止層占器件表面積的比例過小，導致移除通孔內的刻蝕終止層時，被解離的刻蝕終止層材料的粒子數過少，造成產生的終點檢測信號過小，且此過小的終點檢測信號易受環境影響，對終點檢測過程而言，不易獲得精準的檢測數據。由此，如何精確控制刻蝕終止層過刻蝕的程度，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

申請號為“200510002965.5”的中國專利申請中提供了一種等離子體刻蝕工藝的終點檢測方法，該方法利用在刻蝕終點信號圖譜的分析的基礎上，通過求得圖譜中觀察值和其中的隱含狀態，并在此基礎上求出狀態之間的轉變概率；然后，通過對每個狀態的線性和多項式擬合的基礎上，根據兩個狀態之間的轉變概率來確定終點附近兩隱含狀態的轉變的時間點，進而實現對刻蝕終點的有效檢測和控制。顯然，該方法只提供了一種理論上的終點檢測方法，但應用該方法，仍然無法解決檢測信號過小，且易受環境影響的問題；此外，該專利申請也并未提供將該方法應用于實際制造過程中的具體方式。

發明內容

本發明提供了一種通孔刻蝕方法，可有效控制通孔刻蝕終止層的過刻蝕程度。

本發明提供的一種通孔刻蝕方法，包括：

形成通孔刻蝕結構，所述通孔刻蝕結構包含順序沉積的粘接層、刻蝕終止層、介質層、輔助刻蝕終止層及圖案化的光致抗蝕劑層；

將所述刻蝕終止層分為第一刻蝕終止層及第二刻蝕終止層，所述第一刻蝕終止層及第二刻蝕終止層分別具有第一厚度及第二厚度；

順序刻蝕輔助刻蝕終止層、介質層及第一刻蝕終止層；

移除光致抗蝕劑層；

刻蝕第二刻蝕終止層及部分粘接層，同時進行終點檢測。

所述通孔刻蝕結構包含抗反射涂層，即所述通孔刻蝕結構包含順序沉積粘接層、刻蝕終止層、介質層、輔助刻蝕終止層、抗反射涂層及圖案化的光致抗蝕劑層；在刻蝕輔助刻蝕終止層之前刻蝕抗反射涂層；所述移除光致抗蝕劑層的步驟中包括移除所述抗反射涂層；所述輔助刻蝕終止層與所述刻蝕終止層材料相同；所述輔助刻蝕終止層及所述刻蝕終止層材料為氮化硅、碳化硅、碳氧化硅或碳氮化硅等材料中的一種或其任意組合；所述輔助刻蝕終止層的厚度即根據所述刻蝕終止層的第二厚度及與所述刻蝕終止層的過刻蝕期望厚度的總和；所述輔助刻蝕終止層的形成方法采用低壓化學氣相沉積或等離子體增強化學氣相沉積方法等方法中的一種；所述終點檢測方法包括激光干涉法、反射圖譜法或發射光譜法等方法中的一種。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：