[發(fā)明專利]一種控制接觸孔刻蝕開口形貌的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010104331.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN111276417B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 昂開渠;闞琎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;H01L21/67;H01L21/311;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發(fā)明提供一種控制接觸孔刻蝕開口形貌的方法，提供用于刻蝕形成接觸孔的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成作為接觸孔刻蝕的硬掩模層；利用等離子體刻蝕法刻蝕硬掩模層及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成多個(gè)接觸孔開口，并利用光譜信號(hào)偵測(cè)器收集刻蝕反應(yīng)的輝光信號(hào)；根據(jù)輝光信號(hào)的強(qiáng)度與硬掩模層剩余量的關(guān)系來控制硬掩模層的最終形貌；利用最終形貌的硬掩模層作為阻擋層，并進(jìn)一步刻蝕去除剩余硬掩模層的同時(shí)調(diào)整所述接觸孔開口的形貌。本發(fā)明在接觸孔刻蝕工藝過程中利用信號(hào)終點(diǎn)檢測(cè)手段監(jiān)控硬掩模層的刻蝕進(jìn)程,利用該硬掩模層掩模形貌調(diào)整接觸孔開口形貌，從而達(dá)成控制接觸孔刻蝕開口形貌的目的，同時(shí)可以確保開口以下部分的孔洞形貌工藝性能維持穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種控制接觸孔刻蝕開口形貌的方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)進(jìn)入超大規(guī)模集成電路時(shí)代，伴隨著器件關(guān)鍵尺寸(CD)的不斷縮小，在CMOS產(chǎn)品的接觸孔刻蝕(Contact Etch；CT-ET)的結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜，進(jìn)入65nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)以后，出現(xiàn)了在光刻膠下沉積一層硬掩模APF(Advanced Patterning Film,無定形碳材料),來控制接觸孔CD的均勻性和孔壁的光滑度，從而保證接觸孔結(jié)構(gòu)滿足各種參數(shù)需求。

工藝節(jié)點(diǎn)發(fā)展到28nm階段，CT-ET開口形貌會(huì)對(duì)后續(xù)工藝及器件的性能產(chǎn)生較大影響，從金屬鎢的填充、接觸電阻的降低等方面考量希望開口增大，而從連線間的短路器件窗口考量需求開口減小；為平衡產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能需求和工藝穩(wěn)定性，CT-ET的開口形貌至關(guān)重要。

目前的工藝方法：為達(dá)成特定的接觸孔開口形貌，需要通過CESL打開刻蝕步驟的壓力、氣體速率比(C:H:O:Ar)、射頻功率等參數(shù)的綜合調(diào)整來實(shí)現(xiàn)；這種方法的弊端在于CESL打開刻蝕步驟地參數(shù)調(diào)整，不僅會(huì)影響開口形貌，同時(shí)也會(huì)影響孔洞的整體形貌，出現(xiàn)變尖、變形等孔洞形貌畸變，同時(shí)影響刻蝕選擇比，造成工藝變更風(fēng)險(xiǎn)的不可控。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種控制接觸孔刻蝕開口形貌的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中通過刻蝕工藝用參數(shù)綜合調(diào)整會(huì)影響接觸孔開口形貌，同時(shí)也會(huì)影響孔洞的整體形貌，出現(xiàn)孔洞形貌畸變，同時(shí)影響刻蝕選擇比，造成工藝變更風(fēng)險(xiǎn)的不可控的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種控制接觸孔刻蝕開口形貌的方法，該方法至少包括以下步驟：

步驟一、提供用于刻蝕形成接觸孔的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

步驟二、在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成作為所述接觸孔刻蝕的硬掩模層；

步驟三、利用等離子體刻蝕法刻蝕所述硬掩模層以及所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成多個(gè)接觸孔開口，在刻蝕同時(shí)，利用光譜信號(hào)偵測(cè)器收集刻蝕反應(yīng)的輝光信號(hào)；

步驟四、根據(jù)所述輝光信號(hào)的強(qiáng)度與所述硬掩模層剩余量的關(guān)系來控制所述硬掩模層的最終形貌；

步驟五、利用所述最終形貌的硬掩模層作為阻擋層，并進(jìn)一步刻蝕去除剩余所述硬掩模層的同時(shí)調(diào)整所述接觸孔開口的形貌。

優(yōu)選地，步驟一中的所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：襯底、位于該襯底上多個(gè)相互間隔的多晶硅結(jié)構(gòu)；所述多晶硅結(jié)構(gòu)頂部設(shè)有金屬化硅接觸層；覆蓋于所述襯底上表面、所述多晶硅結(jié)構(gòu)側(cè)壁以及所述金屬化硅接觸層頂部的氮氧化硅蓋帽層；覆蓋于所述氮氧化硅蓋帽層上的介質(zhì)膜氧化層。

優(yōu)選地，步驟二中還包括在所述硬掩模層上形成抗反射層。

優(yōu)選地，步驟三中刻蝕所述硬掩模層前，所述抗反射層被刻蝕。

優(yōu)選地，步驟三中刻蝕所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括刻蝕所述介質(zhì)膜氧化層。

優(yōu)選地，步驟四中所述輝光信號(hào)的強(qiáng)度與所述硬掩模層剩余量的關(guān)系為：所述輝光信號(hào)的強(qiáng)度越弱，剩余所述硬掩模層的量越少。