[發明專利]開口及其形成方法

有效

• 申請號: 200910195636.5
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN102024696A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 張海洋;孫武;符雅麗
• 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;H01L23/485
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種鈍化層中開口及其形成方法。

背景技術

隨著微電子技術的迅速發展，CMOS(互補金屬氧化物半導體)器件的尺寸也隨之日趨減小。目前的主流半導體工藝尺寸已達到90nm、65nm量級，相應地，對工藝技術也不斷提出新的要求。其中，在后段工藝(BEOL)的鈍化層刻蝕后，需要在鈍化層開口處填充金屬層形成焊墊(pad)。在器件線寬較大時，對于該開口的填充不存在技術問題。隨著開口尺寸的不斷縮小，為降低金屬層的方塊電阻(Rs)，需要增加金屬層的厚度，這又要求形成更厚的鈍化層，那么相應的鈍化層的厚度要更大，這樣開口的縱寬比(aspect?ratio)提高，這對金屬層的填充造成一定的困難。

為改善金屬層的填充質量，一方面可以改進金屬層的淀積工藝，另一方面可以通過改善鈍化層的開口形貌以利于填充。業界對鈍化層刻蝕工藝的探討已有許多。例如Xiaomei?Bu在“Pad?etch?optimization?to?minimize?polymer”(Microelectronic?Engineering?Volume?77，Issues?3-4，April?2005，Pages204-209)一文中討論了功率、四氟化碳(CF₄)、氧氣(O₂)流量對鈍化層刻蝕過程中聚合物及表面形貌的影響。Jean-Francois?Christaud在“Solvent-free?plasma?removal?of?etch?polymers”(Solid?State?Technology?Volume?42，Issue?3，March?1999)一文中利用SF₆/CHF₃/He組合刻蝕成分為SiON/PSG的鈍化層。兩文都討論了刻蝕過程中聚合物的產生與去除過程。

通常在刻蝕工藝中，聚合物的形成對被刻蝕結構的形貌將產生較大影響，因而被作為調節相應結構形貌的重要手段。公開號為20070015371的美國專利申請提出了一種在高縱寬比結構中獲得平整側壁表面的方法。其通過對刻蝕與沉積氣體的精確控制來獲得可控的側壁保護層，以得到較好的各向異性刻蝕。側壁保護層的動態調整通過控制氟離子和緩沖氣體的量來實現，使側壁平整度顯著提高，獲得較好的表面形貌。在該方案中，主要是通過對氣體組分的調節來形成側壁保護層或對高縱寬比結構進行刻蝕，這需要對氣體組分、壓強、功率進行動態調整，調整過程較為復雜，需要建立相應的理論模型，在大規模生產中較難實現。

因此，對于尺寸低于90nm的鈍化層刻蝕，需要開發一種工藝過程簡單，風險可控，成本低廉，適于實際生產的刻蝕方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種開口及其形成方法，能夠有效改善金屬層在開口內填充的質量，避免對金屬層的方塊電阻等電學性能造成影響。

為解決上述問題，本發明提供一種開口的形成方法，在形成開口的主刻蝕中動態調整三氟甲烷流量和偏置功率，調節刻蝕過程中產生聚合物的數量，所述三氟甲烷的流量逐漸增加，所述偏置功率逐漸降低。

所述主刻蝕包括至少四個階段，在第一個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為1.2至3.4sccm/s；在第二個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為1.2至2.0sccm/s；在第三個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為0.8至2.4sccm/s；在第四個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為0.8至2.2sccm/s。

在第一個階段，所述偏置功率的變化速率為-0.6至-4.2W/s；在第二個階段，所述偏置功率的變化速率為-1.2至-2.0W/s；在第三個階段，所述偏置功率的變化速率為-0.8至-2.6W/s；在第四個階段，所述偏置功率的變化速率為-0.3至-2.8Ws。

所述主刻蝕包括至少四個階段，在第一個至第四個階段，所述三氟甲烷的流量的增加逐漸降低；在第一個至第四個階段，所述偏置功率的減小逐漸降低。

在第一個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為2.8至3.4sccm/s；在第二個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為1.5至2.0sccm/s；在第三個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為0.8至1.2sccm/s；在第四個階段，所述三氟甲烷的流量的變化速率為0.8至1.2sccm/s。