[發(fā)明專利]通孔刻蝕方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610147809.2
• 申請日: 2006-12-22
• 公開（公告）號: CN101207036A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程衛(wèi)華;葉彬;曾紅林
• 申請（專利權(quán)）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;H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通孔刻蝕方法。

背景技術(shù)

隨器件尺寸的縮小，通孔尺寸也隨之縮小，導(dǎo)致按傳統(tǒng)工藝填充通孔時(shí)，通孔填充能力受到限制，在填充過程中易產(chǎn)生孔洞。此孔洞對集成電路器件可能造成的影響包括：對于金屬前介質(zhì)層中的通孔，若在后續(xù)填充通孔互連材料時(shí)產(chǎn)生孔洞，繼而在經(jīng)歷平整化過程后，易在后續(xù)沉積金屬層工藝中形成金屬層沉積表面不平，即易造成金屬層材料對通孔的填充，又由于當(dāng)前通孔互連材料多選用鎢(W)，金屬層材料多選用銅(Cu)，而現(xiàn)有工藝中防止通孔互連材料向半導(dǎo)體襯底中擴(kuò)散的阻擋層對金屬層材料的阻擋作用較弱，使得已填充通孔內(nèi)孔洞的金屬層材料極易向半導(dǎo)體襯底中擴(kuò)散，向器件導(dǎo)電溝道區(qū)的擴(kuò)散會使導(dǎo)電溝道內(nèi)電子處于禁帶中的狀態(tài)，致使導(dǎo)電溝道內(nèi)少數(shù)載流子發(fā)生越遷，最終導(dǎo)致器件漏電流過大；向淺溝槽隔離區(qū)的擴(kuò)散易引發(fā)淺溝槽隔離區(qū)隔離失效，繼而增加淺溝槽隔離區(qū)漏電流，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)集成電路器件失效；對于層間介質(zhì)層中的通孔，若在向?qū)娱g介質(zhì)層間線縫填充金屬層時(shí)產(chǎn)生孔洞，經(jīng)歷平整化過程后，易造成后續(xù)介質(zhì)層材料對通孔的填充，繼而影響金屬互連的可靠性。

由此，如何填充通孔成為本領(lǐng)域技術(shù)人員面臨的主要問題，而改變通孔結(jié)構(gòu)，即擴(kuò)大通孔開口成為解決填充孔洞問題的指導(dǎo)方向。

公告號為“US?5453403C”的美國專利中公開了一種通孔刻蝕方法，圖1A～1C為說明現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)大通孔開口的第一刻蝕方法流程示意圖，首先，如圖1A所示，利用HF進(jìn)行各向同性刻蝕以將通孔30開口31變寬；然后，如圖1B所示，再利用CF₄和CHF₃，形成具有豎直通孔側(cè)壁32的開口，以部分地穿過介質(zhì)層20；繼而，如圖1C所示，利用氬氣和CF₄，進(jìn)行濺射蝕刻從而完成通孔底部的蝕刻，最終形成通往下層金屬接觸區(qū)10的通孔。

公告號為“US?5420078C”的美國專利中公開了一種通孔刻蝕方法，圖2A～2B為說明現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)大通孔開口的第二刻蝕方法流程示意圖，首先，如圖2A所示，在介質(zhì)層20中，利用一種各向同性的HF蝕刻在通孔30開口31處形成一有斜度的或一有小平面的開口；然后，如圖2B所示，繼續(xù)用一種各向異性蝕刻形成一具有通孔側(cè)壁32的通向下面接觸區(qū)10的直壁開口。

但利用上述方法形成的通孔開口均具有尖角結(jié)構(gòu)，使得此尖角處在后續(xù)沉積過程中仍然易形成沉積材料的堆積，降低了擴(kuò)大通孔開口的作用。如何形成無尖角結(jié)構(gòu)的擴(kuò)大的通孔開口成為本發(fā)明解決的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種通孔刻蝕方法，可在擴(kuò)大通孔開口的同時(shí)，不形成尖角結(jié)構(gòu)；本發(fā)明還提供了一種通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔具有圓角開口，且所述圓角開口與所述通孔側(cè)壁平滑連接。

本發(fā)明提供的一種通孔刻蝕方法，包括：

在半導(dǎo)體襯底上形成通孔刻蝕基底；

執(zhí)行一各向異性刻蝕制程，在所述通孔刻蝕基底上刻蝕通孔；

沉積犧牲層，所述犧牲層填充所述通孔；

刻蝕所述犧牲層，以暴露通孔開口；

執(zhí)行一各向同性刻蝕制程，以使所述通孔開口具有圓角結(jié)構(gòu)；

去除所述犧牲層。

所述各向同性刻蝕為濕法刻蝕；所述刻蝕溶液選用氫氟酸；所述刻蝕溶液百分比濃度小于或等于2％；所述犧牲層材料為ARC；所述各向同性刻蝕為干法刻蝕；所述犧牲層材料為光刻膠；所述刻蝕氣體包括氟化碳、三氟化氫碳、八氟化三碳及/或八氟化四碳中的一種或其組合。

本發(fā)明提供的一種通孔結(jié)構(gòu)，所述通孔貫穿層間介質(zhì)層，所述通孔包含通孔開口及通孔側(cè)壁，所述通孔開口區(qū)具有圓角結(jié)構(gòu)，且所述具有圓角結(jié)構(gòu)的通孔開口與所述通孔側(cè)壁平滑連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.首先采用各向異性刻蝕通孔，繼而再采用各向同性的方法擴(kuò)大通孔開口，可形成具有圓角開口的通孔結(jié)構(gòu)，且所述圓角開口與所述通孔側(cè)壁平滑連接，相比具有尖角開口的通孔結(jié)構(gòu)，對具有相同深寬比的通孔，更不易在開口處形成沉積材料的堆積；

2.通過在刻蝕通孔后，在通孔中沉積犧牲層，繼而，利用所述犧牲層控制通孔側(cè)壁形貌，選擇對所述待刻蝕材料和所述犧牲層材料具有高刻蝕選擇比的材料刻蝕通孔開口，可形成具有圓角開口的通孔結(jié)構(gòu)；

3.利用濕法工藝擴(kuò)大通孔開口時(shí)，選用ARC(抗反射涂層)材料形成所述犧牲層，以及，利用干法工藝擴(kuò)大通孔開口時(shí)，選用光刻膠材料形成所述犧牲層，可保證所述刻蝕材料對所述待刻蝕材料和所述犧牲層材料具有高刻蝕選擇比。

附圖說明