專利名稱：提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通孔刻蝕方法，特別涉及一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方 法。它用于集成電路制造技術(shù)中的干法刻蝕領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著半導體技術(shù)發(fā)展，對器件性能的要求越來越高，對工藝的嚴格控制變得更為 重要。其中，通孔作為金屬互連層的通道，在器件結(jié)構(gòu)組成中具有重要作用。隨著半導體器 件尺寸逐漸減少，通孔尺寸也隨之減小，然而需要開通孔的介質(zhì)層并不能與通孔尺寸同比 例縮小，所以通孔的深寬比越來越大。常規(guī)的通孔刻蝕方法采用各向異性的干法刻蝕工藝， 結(jié)果使通孔的側(cè)壁非常陡直，使得鋁金屬互連層在通孔臺階處的覆蓋率很低，如附圖1所 示。這樣的通孔在大電流下極易產(chǎn)生電遷移，從而造成整個集成電路失效。為解決這一問題，目前通常采用的方法是改變通孔的結(jié)構(gòu)，使通孔開口具有一定 斜度，使其達到改善鋁金屬互連層的覆蓋率的效果。要制造這種開口具有一定斜度的通孔 現(xiàn)有多種工藝，目前一般采用各向同性和各向異性刻蝕工藝相結(jié)合的方法，使其形成有斜 度和垂直側(cè)壁相結(jié)合的通孔。如專利文獻1 美國專利 US5453403 (S^tember 26，1995，發(fā)明人-Meng Teo Y.， Lianjun Liu) Method of beveled contact opening formation,它白勺通孑L刻t蟲方法為，首 先，利用CHF3和CF4的氣體進行刻蝕，形成垂直側(cè)壁的開口，部分穿過介質(zhì)層；其次，利用HF 進行各向同性刻蝕，將通孔頂部變寬；最后，用氧和CF4進行濺射刻蝕，完成通孔底部刻蝕， 打開通往下層金屬接觸區(qū)的通孔。但這種方法有許多道工序，需要多個處理機臺，生產(chǎn)成本 高，生產(chǎn)效率低。如專利文獻2 美國專利 US5420078(May 30，1995，發(fā)明人-Sikora Robert Μ) Method for producing via holes in integrated circuit layers,它的通孑L亥1J燭方法如 圖2所示。首先，用各向同性的HF刻蝕方法，在通孔頂部形成有一定斜度的開口 ；接著，用 各向異性刻蝕形成一通向下層金屬的直壁開口。但它還是需要兩個處理機臺，一個用于HF 刻蝕，一個用于各向異性刻蝕，且該方法形成的通孔，由于其通孔頂部輪廓圓滑度不夠，因 此，在通孔臺階處的金屬覆蓋率也不高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服常規(guī)的通孔刻蝕方法的臺階金屬覆蓋率很低的問題，本發(fā)明提供一種提高 臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法，且本發(fā)明方法所需工藝設(shè)備少，生產(chǎn)效率提高，生產(chǎn)成本 降低。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案在于本發(fā)明的一種 提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法，包括步驟1)準備硅襯底，并在硅襯底上淀積介質(zhì)層；2)在所述介質(zhì)層上均勻涂布光致抗蝕劑，作為犧牲層；
3)根據(jù)實際通孔的需要，采用光刻曝光技術(shù)，圖案化所述犧牲層，在犧牲層上形成 通孔圖案；4)等離子體刻蝕所述介質(zhì)層，形成通孔；5)去除所述犧牲層。在步驟3)中，通過調(diào)整光刻的曝光顯影及高溫堅膜條件，將所述犧牲層的圖形邊 緣傾斜度降低，使其頂部變得圓滑。在步驟4)中，以所述圖案化的犧牲層為掩蔽層，調(diào)整等離子體刻蝕機的腔室壓 力、功率、氣體類型及流量等工藝參數(shù)，進行通孔刻蝕，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓 圓滑的介質(zhì)通孔。所述介質(zhì)層為二氧化硅層。所述的刻蝕氣體為CF4和He。有益效果與常規(guī)的通孔刻蝕方法相對比，本發(fā)明的一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方 法具有以下優(yōu)點1.通過調(diào)整本發(fā)明方法中的犧牲層，即光致抗蝕劑的曝光顯影及高溫堅膜條件， 并結(jié)合等離子體刻蝕工藝，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓圓滑的介質(zhì)通孔，使鋁金屬 互連層在通孔臺階處的覆蓋率大大提高。常規(guī)通孔刻蝕方法的通孔臺階金屬覆蓋率一般較 低，而本發(fā)明方法的臺階金屬覆蓋率可達到90 %以上。2.本發(fā)明方法，通過調(diào)整等離子體刻蝕工藝的工藝條件參數(shù)，在一臺工藝設(shè)備即 刻蝕機上，只用一種程序，一次性形成所需的通孔，其生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本大幅降 低。


圖1是常規(guī)的通孔刻蝕方法所刻蝕出的通孔剖面示意圖。圖2是專利文獻2的通孔刻蝕方法所刻蝕出的通孔剖面示意圖。圖3是本發(fā)明的在硅襯底上淀積介質(zhì)層、犧牲層后，并圖案化犧牲層、形成通孔圖 案后的剖面示意圖。圖4是圖3的硅襯底上刻蝕介質(zhì)層形成通孔后的剖面示意圖。圖5是圖4的硅襯底上去除所述犧牲層后的通孔剖面示意圖。在圖1-5中，101為鋁金屬，102為介質(zhì)層，103為硅襯底，201為介質(zhì)層，202為硅襯 底，301為犧牲層，302為介質(zhì)層，303為硅襯底。
具體實施例方式1.準備硅襯底303，并在硅襯底上淀積介質(zhì)層302 準備硅片N型，<100>晶向，厚度400 μ m，在硅片上，采用常規(guī)磁控濺射工藝，濺射 厚度為Iym的AlCu層，作為硅襯底303，然后采用常規(guī)PECVD工藝，淀積厚度為1 2μπι 的SiO2做為介質(zhì)層302。2.在所述介質(zhì)層302上均勻涂布光致抗蝕劑，作為犧牲層301 在介質(zhì)層302上采用常規(guī)涂膠工藝，均勻涂布1. 2 2 μ m的光致抗蝕劑(可根據(jù)氧化層的厚度適當調(diào)整光致抗蝕劑厚度)，做為犧牲層301。3.根據(jù)實際通孔的需要，采用光刻曝光技術(shù)，圖案化犧牲層，在犧牲層上形成通孔 圖案根據(jù)實際通孔的需要，采用常規(guī)的光刻曝光顯影技術(shù)，圖案化犧牲層。曝光采用常 規(guī)步進投影曝光機曝光，曝光量70mJ，顯影采用常規(guī)的浸泡法，顯影時間60s。還可根據(jù)實 際犧牲層的厚度，適當調(diào)整曝光量和顯影時間。在犧牲層上形成通孔圖案，并進行高溫堅 膜，條件為2 4min、15(TC，使犧牲層圖形邊緣的傾斜度降低，達到約為70°，且使其頂部 變得圓滑。4.等離子體刻蝕介質(zhì)層302，形成通孔以所述圖案化的犧牲層301為掩蔽層，調(diào)整平板等離子體刻蝕機的腔室壓力、功 率、氣體流量等工藝參數(shù)，如下 刻蝕機的腔室的壓力為2. 5Torr，功率為400W，刻蝕氣體 為CF4和He，極板間距為0. 39cm，刻蝕介質(zhì)層速率約為每分鐘300nm，對犧牲層的選擇比為 0.6 0.7。采用此程序，刻蝕介質(zhì)層，保證通孔全部開出，得到開口斜度<70°且頂部輪廓 圓滑的通孔。5.去除所述犧牲層301 采用常規(guī)的氧等離子體刻蝕方法，去除犧牲層301。本發(fā)明方法中所用單項工藝，除已經(jīng)作了詳細描述的外，其他的，如光刻涂膠、清 洗、磁控濺射、氧等離子體刻蝕、PECVD淀積氧化層等工藝、設(shè)備及化工材料、試劑均為本領(lǐng) 域通用技術(shù)，不再詳述。
權(quán)利要求
1.一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法，其特征在于，包括步驟1)準備硅襯底，并在硅襯底上淀積介質(zhì)層；2)在所述介質(zhì)層上均勻涂布光致抗蝕劑，作為犧牲層；3)根據(jù)實際通孔的需要，采用光刻曝光技術(shù)，圖案化所述犧牲層，在犧牲層上形成通孔 圖案；4)等離子體刻蝕所述介質(zhì)層，形成通孔；5)去除所述犧牲層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高臺階金屬覆蓋率的的通孔刻蝕方法，其特征在于，在步 驟3)中，通過調(diào)整光刻的曝光顯影及高溫堅膜條件，將所述犧牲層的圖形邊緣傾斜度降 低，使其頂部變得圓滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高臺階金屬覆蓋率的的通孔刻蝕方法，其特征在于，在步 驟4)中，以所述圖案化的犧牲層為掩蔽層，調(diào)整等離子體刻蝕機的腔室壓力、功率、氣體類 型及流量等工藝參數(shù)，進行通孔刻蝕，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓圓滑的介質(zhì)通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高臺階金屬覆蓋率的的通孔刻蝕方法，其特征在于，所述 介質(zhì)層為二氧化硅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高臺階金屬覆蓋率的的通孔刻蝕方法，其特征在于，所述 的刻蝕氣體為CF4和He。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高臺階金屬覆蓋率的通孔刻蝕方法。本發(fā)明方法通過調(diào)整犧牲層，即光致抗蝕劑的曝光顯影及高溫堅膜條件，在光致抗蝕劑上形成通孔圖案，再以圖案化的犧牲層作為掩蔽層，通過調(diào)整離子體刻蝕工藝的工藝條件參數(shù)，得到開口具有一定斜度且頂部輪廓圓滑的介質(zhì)通孔。本發(fā)明方法的通孔處的臺階金屬覆蓋率達90％以上。本方法在一臺等離子刻蝕機機上只用一種程序，一次形成通孔結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)效率大大提高，生產(chǎn)成本大幅降低。本發(fā)明方法廣泛用于集成電路制造技術(shù)中的干法刻蝕領(lǐng)域。
文檔編號H01L21/768GK102110642SQ20101058211
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者劉勇, 楊永暉, 梁濤, 王強, 王斌 申請人:中國電子科技集團公司第二十四研究所