[發明專利]通孔的刻蝕方法

有效

• 申請號: 201010597890.0
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102543836A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 肖中強;顧靜;王萍;何萬梅;華強;徐振宇
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司;無錫華潤上華科技有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/762;H01L21/311
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮;李辰

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，更具體地說，涉及一種通孔的刻蝕方法。

背景技術

隨著超大規模集成電路(ULSI，Ultra?Large?Scale?Integration)的飛速發展，集成電路制造工藝變得越來越復雜和精細。在超大規模集成電路的制造過程中，有幾百個制作工序，為了節省產品的制造時間，因此盡量減少各個工序的時間就變得很重要了。

在Al布線制程中，通孔是將位于層間介質層(ILD)上下兩面的兩層金屬層連接起來的通道，為了保證在通孔中注入導電用的金屬時，通孔的側壁和臺階良好的覆蓋，通孔的下部側壁為豎直的直孔，上部側壁需為與下部側壁的夾角大于90°的斜坡，上部側壁的形貌似碗口，現有技術中通孔的刻蝕過程一般分為兩步進行，如圖1-圖3所示，包括以下步驟：

如圖1所示，提供基底，所述基底包括層間介質ILD層11和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層12，通孔圖案如標號14所示，另外還包括位于ILD層下表面的金屬層13；

參見圖2，在各向同性刻蝕腔體對所述基底進行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在所述通孔圖案區域，在橫向上和縱向上去除掉一定厚度的ILD層材料，形成類似碗口形貌的溝槽15，該過程中要求刻蝕氣體在刻蝕ILD層材料時，盡量少的刻蝕掩蔽層，即對刻蝕氣體的選擇比要求較高，此處的選擇比為ILD層材料的刻蝕速率與掩膜層材料的刻蝕速率之比；

參見圖3，將經過各向同性刻蝕的基底傳送到各向異性刻蝕腔體，在各向異性刻蝕腔體對該基底進行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內縱向上去除掉剩余厚度的ILD層材料，形成通孔，該步驟刻蝕為了更好的實現ILD層的上下兩層金屬的互連，可以刻蝕掉一定厚度的金屬層13的金屬材料，刻蝕后形成通孔16，完成兩步刻蝕并填充金屬后的通孔的形貌如圖4所示。

但是，現有技術中的通孔刻蝕過程需要在兩種不同類型的腔體中進行，產品晶片需在兩個不同類型的腔體間傳送，傳送過程就需要浪費一些時間，因此就造成了產品生產過程時間的浪費。

發明內容

本發明實施例提供一種通孔的刻蝕方法，較現有技術減少了通孔刻蝕所需的時間，縮短了產品的生產周期。

為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種通孔的刻蝕方法，包括：

提供基底，所述基底包括層間介質ILD層和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層；

在各向異性刻蝕腔體中，對所述基底進行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內縱向上去除掉預設厚度的ILD層材料，所述預設厚度小于所述ILD層的厚度；

在各向異性刻蝕腔體中，調整刻蝕氣體的組分和配比，對經過各向異性刻蝕的基底進行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在橫向上去除掉預設尺寸的ILD層材料，以滿足通孔形貌的要求。

優選的，所述預設厚度為所述ILD層厚度的80％-90％。

優選的，所述ILD層的厚度為所述預設厚度為

優選的，所述預設尺寸為

優選的，在進行所述各向同性刻蝕過程的同時，也對所述掩膜層進行刻蝕，所述各向同性刻蝕完成時，所述掩膜層的厚度被刻蝕掉80％以上。

優選的，在所述各向同性刻蝕過程中，所述掩膜層的刻蝕速率和所述ILD層的刻蝕速率的比為1.5-2∶1。

優選的，對所述經過各向異性刻蝕的基底進行各向同性刻蝕后，還包括：

在各向異性刻蝕腔體中，對經過各向同性刻蝕的基底進行過刻蝕，所述過刻蝕去除掉所述各向同性刻蝕后剩余厚度的ILD層材料，在所述ILD層內形成通孔。

優選的，所述各向異性刻蝕、各向同性刻蝕和過刻蝕的條件為：電源功率在400W-800W以內，各向異性刻蝕腔體內的氣壓在200MT-250MT以內，各向異性刻蝕腔體內的磁場大小在30G-50G以內。

優選的，所述各向同性刻蝕過程與各向異性刻蝕過程所加的偏置電壓的大小和方向相同。

優選的，所述各向異性刻蝕的刻蝕氣體包括CF₄、CHF₃和氬氣，其中，CF₄的濃度在16sccm-20sccm以內，CHF₃的濃度在40sccm-50sccm以內，氬氣的濃度在80sccm-120sccm以內。

優選的，CF₄的濃度為18sccm，CHF₃的濃度為45sccm，氬氣的濃度為100sccm。