[發明專利]連接孔的形成方法

有效

• 申請號: 201210114135.1
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102623396A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 楊渝書;李程;陳玉文
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術領域

本發明涉及半導體制造技術，尤其涉及一種連接孔的形成方法。

背景技術

在半導體制造過程中，采用刻蝕工藝在介質層中形成連接孔，隨后在連接孔中沉積導電材料用于半導體器件之間的電連接是一種廣泛使用的工藝，所述的連接孔可直接與器件的柵極，源漏極電連接，還可以用于層與層之間的電連接，以及后段封裝工藝中的電連接。

附圖1至4提供一種后段鋁線互聯工藝中連接孔的制作方法，參考附圖1，提供半導體襯底，所述半導體襯底的表面具有金屬層101；在所述的金屬層101表面依次形成刻蝕停止層102，第一底部抗反射層103，層間介質層104以及第二底部抗反射層105；在第二底部抗反射層105上形成光阻圖案106，光阻圖案的開口用以定義出隨后需要形成連接孔的位置；參考附圖2，以光阻為掩膜，刻蝕第二底部抗反射層105至暴露出層間介質層104；隨后，參考附圖3，繼續刻蝕層間介質層104至暴露出第一底部抗反射層103；參考附圖4，繼續進行過刻蝕，停留在刻蝕停止層102上。在上述形成連接孔的制作工藝中，金屬層材料例如是鋁，刻蝕停止層的材料例如為氮化鈦，第一底部抗反射層和第二底部抗反射層的材料例如為氮氧化硅，層間介質層材料例如為氧化硅。所述的刻蝕工藝例如為等離子體刻蝕。

通常，在所述的層間介質層中需要形成一個以上的連接孔，根據工藝設計的需要，所述的連接孔的孔徑有時并不相同。由于等離子體刻蝕的負載效應，在連接孔的孔徑不同的情況下，造成刻蝕反應的反應活性粒子進入刻蝕孔底部的難易程度不同，使得不同孔徑大小的連接孔刻蝕速度出現差異，孔徑小的連接孔反應活性粒子難以進入，刻蝕速度慢，孔徑大的連接孔反應活性粒子容易進入，刻蝕速度快。在孔徑差別較大的連接孔刻蝕時(如3～5倍)，就容易出現大孔徑的連接孔刻穿刻蝕停止層(TiN)至暴露出金屬層的極端情況，造成連接孔阻值的較大變化，影響后段連線的性能。

發明內容

本發明解決的問題是連接孔的形成過程中對不同孔徑的連接孔刻蝕程度不同導致大的連接孔刻蝕過快的缺陷，以改善器件性能。

為解決上述問題，本發明提供了一種連接孔的制作方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底的表面具有金屬層；

在所述的金屬層表面依次形成有刻蝕停止層，第一底部抗反射層，層間介質層以及第二底部抗反射層；

在第二底部抗反射層上形成光阻圖案，所述光阻圖案的開口大小不同；

以光阻為掩膜，刻蝕第二底部抗反射層至暴露出層間介質層；

采用第一刻蝕氣體執行第一次層間介質層刻蝕，在層間介質層內形成大小不同的多個開口，當最大的開口暴露出第一底部抗反射層時停止刻蝕；

采用第二刻蝕氣體執行第二次層間介質層刻蝕，當最小的開口暴露出第一底部抗反射層時停止刻蝕；

進行過刻蝕，去除殘留的第一底部抗反射層，至大小不同的多個開口都暴露出刻蝕停止層，形成孔徑不同的多個連接孔。

所述的第一刻蝕氣體和第二刻蝕氣體對層間介質層的刻蝕速度與開口大小成相反比例關系。

本發明所述的方法采用兩種互相補償的第一刻蝕氣體和第二刻蝕氣體，執行兩次刻蝕工藝對層間介質層進行刻蝕以形成連接孔：

第一刻蝕氣體在刻蝕過程中生成聚合物較少，并且具有開口越大，刻蝕速度越快的特性，其完成對層間介質層的大部分刻蝕，當最大的開口暴露出第一底部抗反射層時停止刻蝕，由于其對小開口的刻蝕速度較慢，刻蝕停止時，小開口還沒有暴露出第一底部抗反射層；

第二刻蝕氣體在刻蝕過程中生成聚合物較多，并且具有開口越大，刻蝕速度越慢的特性，由于其對小開口的刻蝕速度大于對大開口的刻蝕速度，并且由于第二刻蝕氣體對層間介質層和第一底部抗反射層的刻蝕選擇比大，當小開口暴露出第一底部抗反射層時，大開口內只對第一底部抗反射層進行了微量的過刻蝕，不同大小的開口基本上同時完成對層間介質層的刻蝕，形成刻蝕深度基本相同的連接孔。

通過第一刻蝕氣體和第二刻蝕氣體的互相補償，能夠消除孔徑有較大差別的連接孔在刻蝕時的負載效應，使最終形成的不同孔徑的連接孔刻蝕深度基本上相同，均能正常停在底部的刻蝕停止層上，避免了大孔徑的連接孔由于刻蝕速度快而刻破刻蝕停止層的缺陷，從而避免連接電阻的過大變化，擴大了連接孔刻蝕工藝窗口。

附圖說明

圖1至圖4是現有技術連接孔的形成方法的截面結構示意圖；

圖5至圖9是本發明連接孔的形成方法的截面結構示意圖。

具體實施方式