[發明專利]一種增強低介電材料對TiN硬掩?？涛g選擇性的方法

有效

• 申請號: 201210449657.7
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103811409A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 杜若昕;王兆祥;劉志強
• 申請（專利權）人: 中微半導體設備（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

1.一種增強低介電材料對TiN硬掩?？涛g選擇性的方法，該方法用于在半導體結構中對溝道及通孔進行一次成型的工藝中，所述半導體結構包含在襯底（10）上形成的金屬層（11），再在所述襯底（10）及金屬層（11）的表面向上依次形成的阻擋層（20）、低介電常數材料的介電層（30）、中間層（40）、TiN硬掩模（50）、底部抗反射層（60），以及光刻膠（70）；其特征在于，所述方法包含以下步驟：

根據光刻膠（70）上形成的圖案（71），向下依次刻蝕所述底部抗反射層（60）、中間層（40）和介電層（30），以形成該半導體結構中的所述通孔（80）；

在形成所述通孔（80）后，依次進行光刻膠剝離的兩個步驟：

在第一步驟中，使用第一反應氣體的等離子體，刻蝕去除全部的所述光刻膠（70），并刻蝕去除所述底部抗反射層（60）在深度方向上的絕大部分；

在第二步驟中，使用第二反應氣體的等離子體進行過刻蝕，以刻蝕去除所述底部抗反射層（60）的剩余部分，而使TiN硬掩模（50）的表面暴露出來；所述第二反應氣體是含氮但不含氧的氣體；

在光刻膠剝離后，根據TiN硬掩模（50）上形成的開口（51），向下依次刻蝕所述中間層（40）和介電層（30），以形成該半導體結構中的所述溝道（90）。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的第一步驟中，用以生成等離子體的第一反應氣體是氧氣、一氧化碳或二氧化碳氣體，或其中任意兩種或三種氣體的混合氣體。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的第二步驟中，用以生成等離子體的第二反應氣體是氮氣，或氨氣，或氮氣和氫氣的混合氣體。

4.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的兩個步驟中，第二步驟的刻蝕速率小于第一步驟的刻蝕速率。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的第一步驟中，第一反應氣體的氣壓低于100mT，并通過施加60MHz或13MHz的射頻功率來形成刻蝕用的等離子體。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的第二步驟中，第二反應氣體的氣壓低于100mT?或高于180mT，并通過施加60MHz/13MHz，或60MHz/2MHz的射頻功率，來形成用于過刻蝕的等離子體。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻膠剝離的第一步驟之后，所述底部抗反射層（60）的剩余部分的厚度（a）足夠小，同時又能夠使下方的所述TiN硬掩模（50）的表面不會暴露出來。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

當利用碳氟化合物的等離子體來刻蝕形成半導體結構中的所述溝道（90）時，所述TiN硬掩模中的氮含量越高，所述溝道（90）的刻蝕速率越低，所述低介電常數材料的介電層（30）對TiN硬掩模（50）的選擇性越高。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，

刻蝕形成所述溝道（90）后，該溝道（90）的布置是穿透所述中間層（40），并向下延伸至所述介電層（30）的設定深度（b）；

而所述通孔（80）的布置是自所述介電層（30）的設定深度（b）位置開始向下延伸，并穿透所述介電層（30）及阻擋層（20），并使所述金屬層（11）的表面在該通孔（80）中暴露出來。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述半導體結構中刻蝕形成所述通孔（80）的過程，包含：

在光刻膠剝離的兩個步驟之前，向下刻蝕以達到能夠依次穿透與所述底部抗反射層（60）、中間層（40）和介電層（30）所在深度對應的位置，并刻蝕了所述阻擋層（20）自頂面向下的一部分，但沒有穿透該阻擋層（20）；

以及，在刻蝕形成所述溝道（90）之后，繼續刻蝕所述阻擋層（20）的剩余部分，和所述金屬層（11）自頂面向下的一部分，以使所述金屬層（11）的表面在該通孔（80）中暴露出來。