專利名稱：通孔的刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種通孔的刻蝕方法。
背景技術(shù)：
隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI，Ultra Large Scale htegration)的飛速發(fā)展，集成電路制造工藝變得越來越復(fù)雜和精細(xì)。在超大規(guī)模集成電路的制造過程中，有幾百個(gè)制作工序，為了節(jié)省產(chǎn)品的制造時(shí)間，因此盡量減少各個(gè)工序的時(shí)間就變得很重要了。在Al布線制程中，通孔是將位于層間介質(zhì)層(ILD)上下兩面的兩層金屬層連接起來的通道，為了保證在通孔中注入導(dǎo)電用的金屬時(shí)，通孔的側(cè)壁和臺階良好的覆蓋，通孔的下部側(cè)壁為豎直的直孔，上部側(cè)壁需為與下部側(cè)壁的夾角大于90°的斜坡，上部側(cè)壁的形貌似碗口，現(xiàn)有技術(shù)中通孔的刻蝕過程一般分為兩步進(jìn)行，如圖1-圖3所示，包括以下步驟如圖1所示，提供基底，所述基底包括層間介質(zhì)ILD層11和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層12，通孔圖案如標(biāo)號14所示，另外還包括位于ILD層下表面的金屬層13 ；參見圖2，在各向同性刻蝕腔體對所述基底進(jìn)行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在所述通孔圖案區(qū)域，在橫向上和縱向上去除掉一定厚度的ILD層材料，形成類似碗口形貌的溝槽15，該過程中要求刻蝕氣體在刻蝕ILD層材料時(shí)，盡量少的刻蝕掩蔽層，即對刻蝕氣體的選擇比要求較高，此處的選擇比為ILD層材料的刻蝕速率與掩膜層材料的刻蝕速率之比；參見圖3，將經(jīng)過各向同性刻蝕的基底傳送到各向異性刻蝕腔體，在各向異性刻蝕腔體對該基底進(jìn)行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內(nèi)縱向上去除掉剩余厚度的ILD層材料，形成通孔，該步驟刻蝕為了更好的實(shí)現(xiàn)ILD層的上下兩層金屬的互連， 可以刻蝕掉一定厚度的金屬層13的金屬材料，刻蝕后形成通孔16，完成兩步刻蝕并填充金屬后的通孔的形貌如圖4所示。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的通孔刻蝕過程需要在兩種不同類型的腔體中進(jìn)行，產(chǎn)品晶片需在兩個(gè)不同類型的腔體間傳送，傳送過程就需要浪費(fèi)一些時(shí)間，因此就造成了產(chǎn)品生產(chǎn)過程時(shí)間的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種通孔的刻蝕方法，較現(xiàn)有技術(shù)減少了通孔刻蝕所需的時(shí)間，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種通孔的刻蝕方法，包括提供基底，所述基底包括層間介質(zhì)ILD層和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層；
在各向異性刻蝕腔體中，對所述基底進(jìn)行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內(nèi)縱向上去除掉預(yù)設(shè)厚度的ILD層材料，所述預(yù)設(shè)厚度小于所述ILD層的厚度；在各向異性刻蝕腔體中，調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，對經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在橫向上去除掉預(yù)設(shè)尺寸的ILD層材料，以滿足通孔形貌的要求。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)厚度為所述ILD層厚度的80% -90%。優(yōu)選的，所述ILD層的厚度為12000 A-13500 A,所述預(yù)設(shè)厚度為9500
A-11000 A。優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)尺寸為3800 A-4300 A。優(yōu)選的，在進(jìn)行所述各向同性刻蝕過程的同時(shí)，也對所述掩膜層進(jìn)行刻蝕，所述各向同性刻蝕完成時(shí)，所述掩膜層的厚度被刻蝕掉80%以上。優(yōu)選的，在所述各向同性刻蝕過程中，所述掩膜層的刻蝕速率和所述ILD層的刻蝕速率的比為1.5-2 1。優(yōu)選的，對所述經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕后，還包括在各向異性刻蝕腔體中，對經(jīng)過各向同性刻蝕的基底進(jìn)行過刻蝕，所述過刻蝕去除掉所述各向同性刻蝕后剩余厚度的ILD層材料，在所述ILD層內(nèi)形成通孔。優(yōu)選的，所述各向異性刻蝕、各向同性刻蝕和過刻蝕的條件為電源功率在 400W-800W以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的氣壓在200MT-250MT以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的磁場大小在30G-50G以內(nèi)。優(yōu)選的，所述各向同性刻蝕過程與各向異性刻蝕過程所加的偏置電壓的大小和方向相同。優(yōu)選的，所述各向異性刻蝕的刻蝕氣體包括CF4、CHF3*氬氣，其中，CF4的濃度在 16sccm-20sccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 40sccm_50sccm 以內(nèi)，氬氣的濃度在 80sccm_120sccm 以內(nèi)。優(yōu)選的，CF4的濃度為18sccm，CHF3的濃度為45sccm，氬氣的濃度為lOOsccm。優(yōu)選的，所述各向同性刻蝕的刻蝕氣體包括氧氣、CF4, CHF3和氬氣，其中，氧氣的濃度在7kccm-78sccm以內(nèi)，CF4的濃度在90sccm_l IOsccm以內(nèi)，CHF3的濃度在 18sccm-22sccm以內(nèi)，氬氣的濃度在54sccm_66sccm以內(nèi)。優(yōu)選的，氧氣的濃度為70sccm，CF4的濃度為lOOsccm，CHF3的濃度為20sccm，氬氣的濃度為60sccm。優(yōu)選的，所述過刻蝕采用的刻蝕氣體包括氧氣、CF4和CHF3,其中，氧氣的濃度在 38sccm-44sccm 以內(nèi)，CF4 的濃度在 16sccm_20sccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 18sccm_22sccm 以內(nèi)。優(yōu)選的，氧氣的濃度為40sccm，CF4的濃度為18sccm，CHF3的濃度為20sccm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明實(shí)施例中，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)刻蝕剖面的形貌與刻蝕氣體的濃度有一定關(guān)系，通過控制刻蝕過程中刻蝕氣體的濃度，就可以控制刻蝕剖面的形貌。本發(fā)明實(shí)施例在各向異性刻蝕腔體中，通過控制刻蝕氣體的濃度，實(shí)現(xiàn)了各向同性刻蝕的效果，并且本發(fā)明實(shí)
5施例中先進(jìn)行各向異性刻蝕，再進(jìn)行各向同性刻蝕，使得通孔的形貌與現(xiàn)有技術(shù)中的通孔的形貌相類似，滿足了通孔形貌的要求。 本發(fā)明實(shí)施例通過在異性刻蝕腔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)各向同性刻蝕，使得兩步刻蝕步驟只需在一個(gè)刻蝕腔體內(nèi)進(jìn)行，省去了現(xiàn)有技術(shù)中還需在兩個(gè)不同類型的腔體間傳送所消耗的時(shí)間，進(jìn)而加快了通孔刻蝕工藝的速度，減少了通孔刻蝕所需的時(shí)間，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1-圖3為現(xiàn)有技術(shù)中通孔的刻蝕方法的示意圖；圖4為采用現(xiàn)有技術(shù)中通孔的刻蝕方法形成的通孔形貌的電子顯微照片；圖5-圖7為本發(fā)明實(shí)施例公開的通孔的刻蝕方法的示意圖；圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例公開的通孔的刻蝕方法中過刻蝕步驟的示意圖；圖9為采用本發(fā)明實(shí)施例中的通孔的刻蝕方法形成的通孔形貌的電子顯微照片。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有技術(shù)中在兩個(gè)不同類型的刻蝕腔體中進(jìn)行通孔的刻蝕，由于產(chǎn)品在兩個(gè)腔體間的傳送時(shí)間屬于非工藝操作時(shí)間，造成了產(chǎn)品生產(chǎn)過程時(shí)間的浪費(fèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員往往認(rèn)為各向異性刻蝕僅能在各項(xiàng)異性的刻蝕腔室中進(jìn)行，而各向同性刻蝕僅能在各向同性刻蝕腔室中進(jìn)行，但是發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，通過控制刻蝕過程中刻蝕氣體的組分和配比，能夠控制刻蝕剖面的形貌，因此，本發(fā)明實(shí)施例在各向異性刻蝕腔體中，通過控制刻蝕氣體的濃度，實(shí)現(xiàn)了各向同性刻蝕的效果，使得通孔的刻蝕在一個(gè)刻蝕腔體中即可實(shí)現(xiàn)，省去了產(chǎn)品在兩個(gè)腔體間傳送的時(shí)間，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。本發(fā)明實(shí)施例公開的通孔的刻蝕方法的剖面圖如圖5-圖7所示，包括以下步驟參見圖5，提供基底，基底可以包括半導(dǎo)體元素，例如單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以包括混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、 砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合；也可以是絕緣體上硅(SOI)。此外，基底還可以包括其它的材料，例如外延層或掩埋層的多層結(jié)構(gòu)。雖然在此描述了可以選擇的基底材料的幾個(gè)示例，但是可以作為基底的任何材料均落入本發(fā)明的精神和范圍。
本實(shí)施例中的基底包括ILD層21和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層 22，標(biāo)號M表示通孔圖案，另外所述基底還包括位于ILD層下表面的金屬層23 ；其中，所述掩膜層22可以為光刻膠層，也可以為由光刻膠層、抗反射層和硬掩膜層構(gòu)成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，或者其他可以作為掩膜層的材料或結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例對掩膜層的材料和結(jié)構(gòu)不做具體限定，但可以作為掩膜層的任何材料和結(jié)構(gòu)均落入本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍。參見圖6，在各向異性刻蝕腔體中，對所述基底進(jìn)行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內(nèi)縱向上去除掉預(yù)設(shè)厚度的ILD層材料，所述預(yù)設(shè)厚度小于所述ILD 層的厚度；本步驟中要求在刻蝕ILD層時(shí)，對掩膜層的刻蝕量要盡量少，即刻蝕氣體的選擇比要較高。經(jīng)各向異性刻蝕后的基底上在所述通孔圖案下形成了一個(gè)直孔，但并未穿透ILD層，各向異性刻蝕后形成的直孔的形貌如標(biāo)號25所示，該直孔的深度，即所述預(yù)設(shè)厚度為所述ILD層厚度的80% -90%，具體的，本實(shí)施例中的所述ILD層的厚度可以為 12000 A-13500 A,優(yōu)選為12500 A,所述預(yù)設(shè)厚度可為9500 A-11000 A,另外，本實(shí)施例中的各向異性刻蝕的橫向尺寸可為3800 A-4300 A。如圖7所示，在各向異性刻蝕腔體中，調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，對經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在橫向上去除掉預(yù)設(shè)尺寸的ILD層材料，以滿足通孔形貌的要求。本發(fā)明實(shí)施例中所述橫向是指垂直于通孔深度的方向，縱向是指沿通孔深度方向。需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)施例中通過調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，在各向同性刻蝕過程與各向異性刻蝕過程所加的偏置電壓的大小和方向相同的情況下，在各向異性刻蝕腔體實(shí)現(xiàn)了各向同性刻蝕的效果。本實(shí)施例中所述預(yù)設(shè)尺寸為3800 A-4300 A,即在各向異性刻蝕形成的直孔25(見圖6)的基礎(chǔ)上，在該直孔25的上部側(cè)壁區(qū)域，再向四周(沿橫向)刻蝕掉 3800 A-4300 A的ILD層材料，形成一個(gè)斜坡，類似碗口形貌的通孔26，如圖7中所示。若本實(shí)施例中的各向異性刻蝕的橫向尺寸為3800A-4300 A,且所述預(yù)設(shè)尺寸為 3800 A-4300 Α,那么，所述斜坡的上部邊沿的橫向尺寸是下部邊沿的橫向尺寸(即直孔的橫向尺寸)的2倍左右。本實(shí)施例中在進(jìn)行所述各向同性刻蝕過程的同時(shí)，也對所述掩膜層進(jìn)行刻蝕，所述各向同性刻蝕完成時(shí)，所述掩膜層被刻蝕掉80%以上。具體的，為了滿足通孔形貌的要求，在所述各向同性刻蝕過程中，所述掩膜層的刻蝕速率和所述ILD層的刻蝕速率的比為 (1.5-2) 1，優(yōu)選為2 1，完成各向同性刻蝕后的掩膜層形貌如圖中所示。本實(shí)施例中的各向同性刻蝕過程中，同時(shí)加快掩膜層的刻蝕速率，可以更便于通孔上部的碗口形貌的形成，但是掩膜層的刻蝕速率又不能過快，以避免各向同性刻蝕未完成時(shí)，掩膜層就已被完全刻蝕掉，進(jìn)而破壞ILD層的形貌，導(dǎo)致產(chǎn)品的電性降低。需要說明的是，本實(shí)施例中的各向同性刻蝕過程中，除了對ILD層有一個(gè)橫向的刻蝕外，同時(shí)還可以對ILD層有縱向的刻蝕，即加深孔的深度，去除掉各向異性刻蝕中在縱向上未刻蝕掉的ILD層材料，進(jìn)而形成通孔沈，為下一步的金屬的注入，使ILD層上下兩層金屬導(dǎo)通創(chuàng)造條件。另外，本實(shí)施例中通過控制刻蝕時(shí)間，來實(shí)現(xiàn)對各個(gè)刻蝕步驟的刻蝕厚度的控制， 以滿足各步驟刻蝕形貌的要求。本發(fā)明實(shí)施例通過控制刻蝕氣體的組分和配比，在各向異性刻蝕腔體中實(shí)現(xiàn)了各向同性刻蝕的效果，使得在一個(gè)刻蝕腔體中即可完成通孔的刻蝕過程，滿足了通孔形貌的要求，省去了產(chǎn)品在兩個(gè)刻蝕腔體間傳送的過程，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。需要說明的是，現(xiàn)有技術(shù)中是先進(jìn)行各向同性刻蝕，再進(jìn)行各向異性刻蝕，而本實(shí)施例中正好相反，為了滿足通孔形貌的要求，要先進(jìn)行各向異性刻蝕，再進(jìn)行各向同性刻蝕，并且為了在各向異性刻蝕腔體中實(shí)現(xiàn)各向同性刻蝕的效果，以及滿足通孔上部碗口形貌的要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員一般認(rèn)為，刻蝕過程中最好使刻蝕氣體的選擇比較高，即在刻蝕過程中，對掩膜層的損壞盡量越小越好，本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的各向同性刻蝕過程也是這樣的， 最好對掩膜層的刻蝕越小越好，而本實(shí)施例中反其道而行，為了在通孔上部形成碗口的形貌，在進(jìn)行各向同性刻蝕時(shí)需同時(shí)對掩膜層進(jìn)行刻蝕，最好在各向同性刻蝕完成時(shí)，掩膜層和通孔圖案中剩余的ILD層材料也正好完全被刻蝕掉，以便于各向同性刻蝕過程的進(jìn)行。并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的技術(shù)是，由于各向同性刻蝕和各向異性刻蝕所需的偏置電壓的大小和方向是不相同的，因此若要實(shí)現(xiàn)不同的刻蝕效果，就必須在不同的刻蝕腔體內(nèi)進(jìn)行刻蝕，即各向同性刻蝕在各向同性刻蝕腔體內(nèi)進(jìn)行，各向異性刻蝕在各向異性刻蝕腔體內(nèi)進(jìn)行。而發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在各向異性刻蝕腔體內(nèi)，并且在不改變偏置電壓的大小和方向的情況下，通過調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，也可以實(shí)現(xiàn)各向同性刻蝕的效果，克服了現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)偏見，并且通過改變現(xiàn)有技術(shù)中的刻蝕順序，也可以滿足通孔形貌的要求。本發(fā)明另一實(shí)施例也公開了一種通孔的刻蝕方法，與上一實(shí)施例所不同的是，本實(shí)施例中在進(jìn)行各向同性刻蝕之后，還包括過刻蝕的步驟，如圖8所示，在各向異性刻蝕腔體中，對經(jīng)過各向同性刻蝕的基底進(jìn)行過刻蝕，所述過刻蝕去除掉所述各向同性刻蝕后剩余厚度的ILD層材料，在所述ILD層內(nèi)形成通孔。本實(shí)施例的方法由于增加了過刻蝕的步驟，因此不論各向同性刻蝕過程中是否對 ILD層材料進(jìn)行縱向刻蝕，也可以保證在ILD層內(nèi)形成通孔，過刻蝕后形成通孔27，如圖8 所示。本實(shí)施例中對過刻蝕過程的控制，也是通過根據(jù)刻蝕氣體的刻蝕速率，控制刻蝕時(shí)間實(shí)現(xiàn)的，一般情況下，過刻蝕的刻蝕深度為2800 A-3200 A。并且，若本實(shí)施例中的各向同性刻蝕過程中掩膜層被完全刻蝕掉，該過刻蝕過程允許刻蝕掉一定厚度的ILD層材料。本實(shí)施例中在過刻蝕過程中，為了 ILD層上下的金屬層更好的導(dǎo)通，可能會刻蝕掉一定厚度的ILD層下表面的金屬層材料，但是對刻蝕掉的下層金屬層的厚度沒有特別限制，只要保證形成通孔即可。同時(shí)，為了避免過刻蝕過程刻蝕掉過多的金屬層材料，本實(shí)施例還可以結(jié)合等離子刻蝕機(jī)的終點(diǎn)檢測系統(tǒng)，使得在形成適當(dāng)?shù)倪^刻蝕時(shí)停止刻蝕。下面以具體的刻蝕條件為例，說明本實(shí)施例的通孔刻蝕過程。本實(shí)施例中的各向異性刻蝕、各向同性刻蝕和過刻蝕的條件為電源功率在400W-800W以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的氣壓在200MT-250MT以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的磁場大小在30G-50G以內(nèi)。即各向同性刻蝕過程與各向異性刻蝕過程所加的偏置電壓的大小和方向相同。在進(jìn)行各向異性刻蝕時(shí)，刻蝕氣體包括CF4、CHF3*氬氣，其中，CF4的濃度在 16sccm-20sccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 40sccm_50sccm 以內(nèi)，氬氣的濃度在 80sccm_120sccm 以內(nèi)。優(yōu)選的，CF4的濃度為18sccm，CHF3的濃度為4kccm，氬氣的濃度為lOOsccm。在進(jìn)行各向同性刻蝕時(shí)，刻蝕氣體包括氧氣、CF4, CHF3和氬氣，其中，氧氣的濃度在 72sccm-78sccm 以內(nèi)，CF4 的濃度在 90sccm_l IOsccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 18sccm_22sccm 以內(nèi)，氬氣的濃度在^sCCm-66sCCm以內(nèi)。優(yōu)選的，氧氣的濃度為70sCCm，CF4的濃度為 lOOsccm, CHF3的濃度為20sccm，氬氣的濃度為60sccm。在進(jìn)行過刻蝕時(shí)，采用的刻蝕氣體包括氧氣、CF4和CHF3，其中，氧氣的濃度在 38sccm-44sccm 以內(nèi)，CF4 的濃度在 16sccm_20sccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 18sccm_22sccm 以內(nèi)。優(yōu)選的，氧氣的濃度為40sccm，CF4的濃度為18sccm，CHF3的濃度為20sccm。從上述數(shù)據(jù)可以看出，與各向異性刻蝕的刻蝕氣體的組分配比進(jìn)行對比，進(jìn)行各向同性刻蝕時(shí)采用的刻蝕氣體中，增加了氧氣，提高了 CF4的濃度，降低了 CHF3和氬氣的濃度，且CF4和氧氣的濃度之比也較大。根據(jù)各種氣體的特點(diǎn)可知，CHF3和氬氣的主要作用是保證各向異性刻蝕的方向性，即在縱向上的刻蝕效果較好，而CF4和氧氣的濃度之比的增大，可以使各向同性刻蝕的效果更好，在各向同性刻蝕過程中，氧氣和CF4濃度的增加，可以減少側(cè)壁聚合物的形成，即減少對通孔側(cè)壁的保護(hù)，加快橫向刻蝕的速度，通過控制CF4和氧氣的濃度之比，也可以提高對掩膜層的刻蝕速度，同時(shí)保留適當(dāng)濃度的CHF3和氬氣，使得各向同性刻蝕過程也有一定的縱向刻蝕深度，以便在通孔上部形成碗口形貌，以滿足通孔形貌的要求。并且，過刻蝕的過程中的刻蝕氣體去掉了氬氣，也減少了其它氣體的濃度，使得過刻蝕的縱向刻蝕速度不至于過快，使得過刻蝕效果更容易控制。采用上述條件，完成通孔的刻蝕并注入金屬后的通孔形貌如圖9所示，從圖9和圖 1的對比中可以看出，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法形成的通孔的形貌與現(xiàn)有技術(shù)中的通孔形貌類似，可以滿足通孔形貌的要求。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通孔的刻蝕方法，其特征在于，包括提供基底，所述基底包括層間介質(zhì)ILD層和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層；在各向異性刻蝕腔體中，對所述基底進(jìn)行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內(nèi)縱向上去除掉預(yù)設(shè)厚度的ILD層材料，所述預(yù)設(shè)厚度小于所述ILD層的厚度；在各向異性刻蝕腔體中，調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，對經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在橫向上去除掉預(yù)設(shè)尺寸的ILD層材料，以滿足通孔形貌的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)厚度為所述ILD層厚度的 80% -90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述ILD層的厚度為12000A-13500A, 所述預(yù)設(shè)厚度為9500 A-11000 A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)尺寸為3800A-4300A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行所述各向同性刻蝕過程的同時(shí)，也對所述掩膜層進(jìn)行刻蝕，所述各向同性刻蝕完成時(shí)，所述掩膜層的厚度被刻蝕掉80%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述各向同性刻蝕過程中，所述掩膜層的刻蝕速率和所述ILD層的刻蝕速率的比為1.5-2 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對所述經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕后，還包括在各向異性刻蝕腔體中，對經(jīng)過各向同性刻蝕的基底進(jìn)行過刻蝕，所述過刻蝕去除掉所述各向同性刻蝕后剩余厚度的ILD層材料，在所述ILD層內(nèi)形成通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述各向異性刻蝕、各向同性刻蝕和過刻蝕的條件為電源功率在400W-800W以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的氣壓在200MT-250MT以內(nèi)，各向異性刻蝕腔體內(nèi)的磁場大小在30G-50G以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述各向同性刻蝕過程與各向異性刻蝕過程所加的偏置電壓的大小和方向相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述各向異性刻蝕的刻蝕氣體包括CF4、 CHF3和氬氣，其中，CF4的濃度在16sccm-20sccm以內(nèi)，CHF3的濃度在40sccm-50sccm以內(nèi)， 氬氣的濃度在80sccm-120sccm以內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，CF4的濃度為ISsccm，CHF3的濃度為 45sccm，氬氣的濃度為lOOsccm。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述各向同性刻蝕的刻蝕氣體包括氧氣、CF4, CHF3和氬氣，其中，氧氣的濃度在7kccm-78sccm以內(nèi)，CF4的濃度在 90sccm-l IOsccm 以內(nèi)，CHF3 的濃度在 18sccm_22sccm 以內(nèi)，氬氣的濃度在 54sccm_66sccm 以內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，氧氣的濃度為70Sccm，CF4的濃度為 lOOsccm, CHF3的濃度為20sccm，氬氣的濃度為60sccm。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述過刻蝕采用的刻蝕氣體包括氧氣、 CF4和CHF3,其中，氧氣的濃度在38sccm-44sccm以內(nèi)，CF4的濃度在16sccm-20sccm以內(nèi)，CHF3的濃度在18sccm-22sccm以內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，氧氣的濃度為40sCCm，CF4的濃度為 18sccm, CHF3 的濃度為 20sccm。
全文摘要
本實(shí)施例公開了一種通孔的刻蝕方法，包括提供基底，所述基底包括層間介質(zhì)ILD層和位于ILD層上表面的包括通孔圖案的掩膜層；在各向異性刻蝕腔體中，對所述基底進(jìn)行各向異性刻蝕，所述各向異性刻蝕在所述通孔圖案內(nèi)縱向上去除掉預(yù)設(shè)厚度的ILD層材料，所述預(yù)設(shè)厚度小于所述ILD層的厚度；在各向異性刻蝕腔體中，調(diào)整刻蝕氣體的組分和配比，對經(jīng)過各向異性刻蝕的基底進(jìn)行各向同性刻蝕，所述各向同性刻蝕在橫向上去除掉預(yù)設(shè)尺寸的ILD層材料，以滿足通孔形貌的要求。本發(fā)明實(shí)施例在異性刻蝕腔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)各向同性刻蝕，省去了在兩個(gè)不同類型的腔體間傳送的時(shí)間，減少了通孔刻蝕所需的時(shí)間，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
文檔編號H01L21/762GK102543836SQ201010597890
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者何萬梅, 華強(qiáng), 徐振宇, 王萍, 肖中強(qiáng), 顧靜 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司