[發(fā)明專利]一種干法刻蝕方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710358532.6
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107123596A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒浩;丁振宇;劉志攀;陳幸
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/311
• 分類號: H01L21/311;H01L21/768
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所31272
• 代理人: 俞滌炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種干法刻蝕方法。

背景技術(shù)

隨著對超大規(guī)模集成電路高集成度和高性能的需求逐漸增加，半導(dǎo)體技術(shù)向著更小特征尺寸技術(shù)發(fā)展，工藝的復(fù)雜程度不斷增加，對刻蝕工藝提出了更高的要求。

現(xiàn)有技術(shù)的干法刻蝕方法包括以下步驟：

提供一干法刻蝕腔體；

提供一半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由下至上依次包括器件層、銅互聯(lián)層、介電層以及圖案化的掩膜層；

進(jìn)行主刻蝕工藝，即通過常用的干法刻蝕方式依次對上述介電層進(jìn)行刻蝕，去除介電層，暴露上述銅互聯(lián)層；

去除多余的光刻膠層。

上述干法刻蝕方法主要包括主刻蝕(Main Etch，ME)和光刻膠去除(Strip)兩個步驟，主刻蝕步驟用于通過一次性的刻蝕暴露上述銅互聯(lián)層，光刻膠步驟用于在完成主刻蝕步驟后去除光刻膠層。由于在進(jìn)行干法刻蝕時，多個晶元(Wafer)位于同一個干法刻蝕腔體中，已經(jīng)完成干法刻蝕的晶元會在主刻蝕步驟中不可不免的產(chǎn)生一些含有的CF^*的高分子聚合物，這些含有的CF^*的高分子聚合物不僅會與已經(jīng)完成干法刻蝕的晶元上的銅發(fā)生反應(yīng)生成還會附著在未完成干法刻蝕的晶元的表面，晶元盒中其他還未完成干法刻蝕的晶元在完成主刻蝕步驟后也會與含有的CF^*的高分子聚合物發(fā)生反應(yīng)生成如果晶元在干法刻蝕后其表面的銅與與含有的CF^*的高分子聚合物發(fā)生反應(yīng)生成則在干法刻蝕步驟后的清洗步驟(通常采用ST250)中，會與清洗劑中含有的堿性(alkalescent)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生C_U²⁺，從而導(dǎo)致銅表面產(chǎn)生凹坑缺陷。一旦生成凹坑缺陷在進(jìn)行清洗步驟后的一些處理操作中，凹坑缺陷會被不斷放大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的工藝缺陷。

圖1-3為現(xiàn)有技術(shù)中晶元完成干法刻蝕步驟和清洗步驟后的一種處理操作，如圖1所示，上述凹坑缺陷位于TM層，TM層上由下至上依次設(shè)有氮化硅(SiN)層和氧化物(Oxide)層，SiN層和Oxide層形成有位于凹坑缺陷上方的凹槽，沉積TiN/AL/TiN層并在TiN/AL/TiN層繼續(xù)形成位于凹坑缺陷上方的凹槽，沉積Oxide層并在Oxide層繼續(xù)形成位于凹坑缺陷上方的凹槽，由圖中可清楚的看出，當(dāng)進(jìn)行上述處理操作時，TM層中的凹坑缺陷越來越大，從而造成越來越嚴(yán)重的工藝缺陷。

圖4-5為現(xiàn)有技術(shù)中完成圖1-3的處理操作后的晶元的電子顯微鏡示意圖，由圖中可看出TM層中的凹坑缺陷越來越大。

綜上所述，如何在干法刻蝕中降低含有的CF^*的高分子聚合物對晶元的影響，避免產(chǎn)生凹坑缺陷是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種能避免產(chǎn)生凹坑缺陷的干法刻蝕方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種干法刻蝕方法，包括：

提供一干法刻蝕腔體；

提供一半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底由下至上依次包括器件層、銅互聯(lián)層、介電層以及圖案化的掩膜層；

所述干法刻蝕方法還包括：

主刻蝕的步驟，以所述圖案化的掩膜層進(jìn)行干法刻蝕，以去除部分所述介電層；

過刻蝕的步驟，繼續(xù)以所述圖案化的掩膜層，配合碳氟聚合物和過量的氧氣進(jìn)行干法刻蝕，以暴露所述銅互聯(lián)層；

去除所述掩膜層。

優(yōu)選的，在進(jìn)行所述主刻蝕步驟之前，所述干法刻蝕方法還包括：

預(yù)清理的步驟，向所述干法刻蝕腔體內(nèi)通入預(yù)定體積的氧氣以清除附著在所述半導(dǎo)體基底的所述掩膜層上的碳氟聚合物。

優(yōu)選的，進(jìn)行所述預(yù)清理時，所述反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力為300mt。

優(yōu)選的，進(jìn)行所述主刻蝕時，所述反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力為60mt。

優(yōu)選的，進(jìn)行所述過刻蝕時，所述反應(yīng)腔室內(nèi)的壓力為60mt。

優(yōu)選的，進(jìn)行所述預(yù)清理時，所述氧氣的流量為1500sccm。

優(yōu)選的，利用第一刻蝕氣體進(jìn)行所述主刻蝕，所述第一刻蝕氣體包括四氟化碳、三氟甲烷以及氮?dú)猓?/p>

所述四氟化碳的流量為150sccm，所述三氟甲烷的流量為50sccm，所述氮?dú)獾牧髁繛?70sccm。

優(yōu)選的，利用第二刻蝕氣體進(jìn)行所述過刻蝕，所述第二刻蝕氣體包括四氟化碳、氬、氧氣以及氮?dú)猓?!-- SIPO -->