[發明專利]提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法

無效

• 申請號: 201010582112.4
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102110642A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 王強;梁濤;王斌;劉勇;楊永暉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/311
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種通孔刻蝕方法，特別涉及一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法。它用于集成電路制造技術中的干法刻蝕領域。

背景技術

隨著半導體技術發展，對器件性能的要求越來越高，對工藝的嚴格控制變得更為重要。其中，通孔作為金屬互連層的通道，在器件結構組成中具有重要作用。隨著半導體器件尺寸逐漸減少，通孔尺寸也隨之減小，然而需要開通孔的介質層并不能與通孔尺寸同比例縮小，所以通孔的深寬比越來越大。常規的通孔刻蝕方法采用各向異性的干法刻蝕工藝，結果使通孔的側壁非常陡直，使得鋁金屬互連層在通孔臺階處的覆蓋率很低，如附圖1所示。這樣的通孔在大電流下極易產生電遷移，從而造成整個集成電路失效。

為解決這一問題，目前通常采用的方法是改變通孔的結構，使通孔開口具有一定斜度，使其達到改善鋁金屬互連層的覆蓋率的效果。要制造這種開口具有一定斜度的通孔現有多種工藝，目前一般采用各向同性和各向異性刻蝕工藝相結合的方法，使其形成有斜度和垂直側壁相結合的通孔。

如專利文獻1：美國專利US5453403(September?26，1995，發明人-Meng?Teo?Y.，Lianjun?Liu)Method?of?beveled?contact?opening?formation，它的通孔刻蝕方法為，首先，利用CHF₃和CF₄的氣體進行刻蝕，形成垂直側壁的開口，部分穿過介質層；其次，利用HF進行各向同性刻蝕，將通孔頂部變寬；最后，用氧和CF₄進行濺射刻蝕，完成通孔底部刻蝕，打開通往下層金屬接觸區的通孔。但這種方法有許多道工序，需要多個處理機臺，生產成本高，生產效率低。

如專利文獻2：美國專利US5420078(May?30，1995，發明人-Sikora?Robert?M)Method?for?producing?via?holes?in?integrated?circuit?layers，它的通孔刻蝕方法如圖2所示。首先，用各向同性的HF刻蝕方法，在通孔頂部形成有一定斜度的開口；接著，用各向異性刻蝕形成一通向下層金屬的直壁開口。但它還是需要兩個處理機臺，一個用于HF刻蝕，一個用于各向異性刻蝕，且該方法形成的通孔，由于其通孔頂部輪廓圓滑度不夠，因此，在通孔臺階處的金屬覆蓋率也不高。

發明內容

為克服常規的通孔刻蝕方法的臺階金屬覆蓋率很低的問題，本發明提供一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法，且本發明方法所需工藝設備少，生產效率提高，生產成本降低。

為實現上述目的，本發明解決上述技術問題所采取的技術方案在于本發明的一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法，包括步驟：

1)準備硅襯底，并在硅襯底上淀積介質層；

2)在所述介質層上均勻涂布光致抗蝕劑，作為犧牲層；

3)根據實際通孔的需要，采用光刻曝光技術，圖案化所述犧牲層，在犧牲層上形成通孔圖案；

4)等離子體刻蝕所述介質層，形成通孔；

5)去除所述犧牲層。

在步驟3)中，通過調整光刻的曝光顯影及高溫堅膜條件，將所述犧牲層的圖形邊緣傾斜度降低，使其頂部變得圓滑。

在步驟4)中，以所述圖案化的犧牲層為掩蔽層，調整等離子體刻蝕機的腔室壓力、功率、氣體類型及流量等工藝參數，進行通孔刻蝕，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓圓滑的介質通孔。

所述介質層為二氧化硅層。

所述的刻蝕氣體為CF₄和He。

有益效果：

與常規的通孔刻蝕方法相對比，本發明的一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法具有以下優點：

1.通過調整本發明方法中的犧牲層，即光致抗蝕劑的曝光顯影及高溫堅膜條件，并結合等離子體刻蝕工藝，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓圓滑的介質通孔，使鋁金屬互連層在通孔臺階處的覆蓋率大大提高。常規通孔刻蝕方法的通孔臺階金屬覆蓋率一般較低，而本發明方法的臺階金屬覆蓋率可達到90％以上。

2.本發明方法，通過調整等離子體刻蝕工藝的工藝條件參數，在一臺工藝設備即刻蝕機上，只用一種程序，一次性形成所需的通孔，其生產效率大大提高，生產成本大幅降低。

附圖說明

圖1是常規的通孔刻蝕方法所刻蝕出的通孔剖面示意圖。

圖2是專利文獻2的通孔刻蝕方法所刻蝕出的通孔剖面示意圖。

圖3是本發明的在硅襯底上淀積介質層、犧牲層后，并圖案化犧牲層、形成通孔圖案后的剖面示意圖。

圖4是圖3的硅襯底上刻蝕介質層形成通孔后的剖面示意圖。