专利名称：在芯片上构造通孔的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别涉及在芯片上构造通孔的方法。
背景技术：
在半导体芯片制造过程中，在绝缘介质薄膜上沉积金属薄膜以及随后刻印图形以 便形成互连金属线和集成电路的孔填充过程被称为金属化。互连是指由导电材料，如铝、铜 或多晶硅制成的连线将电信号在芯片的不同部分之间传输。接触(contact)是指硅芯片内 的器件与第一金属层之间在硅表面的连接。通孔(Via)是穿过各种介质层从某一金属层到 另一金属层形成的电通路的开口。然后再用金属薄膜填充通孔，形成不同层之间的电连接。图1示出了某种规格的芯片在金属化处理之前的横截面示意图。芯片的最下层为 单晶硅构成的硅基底101，在硅基底101之上依次为层间介质102、阻挡金属层103。层间介 质102由绝缘材料构成，用于分离金属之间的电连接。而阻挡金属层103的作用是阻止层 上下的材料相互混合。在阻挡金属层103的上方则是光刻胶104，通过在先的图案转印工 艺使光刻胶104形成特定的图形，而阻挡金属层103的部分表面未覆盖光刻胶而曝露出来。 金属化处理过程主要包括两个步骤步骤A 对芯片进行定向蚀刻，形成连通硅基底101的通孔。具体做法可以是将 芯片水平置于反应室中，向反应室中通入反应气体，将反应气体电离成等离子体，并将反应 室施加垂直方向的电压并保持一定的时间。等离子体在电压的作用下，与未被光刻胶104 覆盖的阻挡金属层103发生反应生成挥发性物质，并随着反应的进行，逐渐形成到达硅基 底101上表面的通孔，如图2所示。步骤B、在步骤A形成的通孔中填充金属薄膜。通孔的形状往往是靠近上部内径较大，而靠近下部则内径较小，其横截面是上宽 下窄的梯形。采用现有技术的金属化方法对某一型号的芯片进行处理，获得的通孔的典 型尺寸如下顶部宽度为134纳米，底部宽度为96纳米。在研究中发现，通孔的关键尺寸 (Critical Dimension，⑶)以及形状会极大地影响芯片的电学性质，更小的⑶以及横截面 更接近矩形可以使芯片的电学性质更佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种在芯片上构造通孔的方法，可以显著减 小通孔的关键尺寸，并且通孔的横截面更接近矩形。所述芯片的最下层为单晶硅构成的 硅基底(101)，在硅基底(101)之上依次为层间介质(102)、阻挡金属层(103)以及光刻 胶(104)，所述光刻胶(104)通过在先的图案转印工艺形成特定的图形，使得阻挡金属层 (103)的部分表面未覆盖光刻胶，该方法包括如下步骤将所述芯片水平置于反应室中，向反应室中通入组分为四氟化碳CF4和二氟二氢 化碳CH2F2反应气体；将反应气体电离成等离子体，并将反应室施加垂直方向的电压并保持 长度为T的一段时间。
所述反应气体中，CF4和CH2F2的浓度比为3 1到6 1之间。所述T为50秒至70秒。从以上技术方案可以看出，通过改变反应气体的组分可以实现更小的通孔关键尺 寸，并且通孔的上部宽度与下部宽度的差也减小了，从而通孔的横截面更加接近矩形。
图1为现有技术中某种规格的芯片在金属化处理之前的横截面示意图；图2为现有技术中某种规格的芯片在金属化处理之后的横截面示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细阐述。现有技术中，在构造通孔时使用的反应气体是四氟化碳(CF4)与三氟氢化碳 (CHF3)的混合气体，其中CF4的浓度为HOsccm，CHF3的浓度为60sCCm。发明人尝试了不 同的CF4和CHF3的配比来研究反应气体的组分对于通孔CD和形状的影响。实验结果发现， 氢离子在反应气体中的比例越高，则通孔的CD越小。例如当CF4的浓度为80sCCm，CHF3的 浓度为120sCCm，两者的比例为1 1.5时，用该反应气体处理图1所示规格的芯片，得到的 通孔顶部宽度为120纳米，底部宽度为93纳米，比现有技术中的134纳米和96纳米分别减 小了 14纳米和3纳米。但发明人进一步提高CHF3的浓度，使得CF4与CHF3的浓度比达到 1 2时，通孔的⑶相对于浓度比1 1.5的情况变化就非常有限了。为了获得更小的通孔CD，发明人将反应气体变为CF4与CH2F2的混合气体，并尝试 不同的浓度配比，将反应气体对统一的实验样品芯片进行蚀刻反应，所得到的通孔如表1 所示
权利要求
一种在芯片上构造通孔的方法，所述芯片的最下层为单晶硅构成的硅基底(101)，在硅基底(101)之上依次为层间介质(102)、阻挡金属层(103)以及光刻胶(104)，所述光刻胶(104)通过在先的图案转印工艺形成特定的图形，使得阻挡金属层(103)的部分表面未覆盖光刻胶，该方法包括如下步骤将所述芯片水平置于反应室中，向反应室中通入组分为四氟化碳CF4和二氟二氢化碳CH2F2反应气体；将反应气体电离成等离子体，并将反应室施加垂直方向的电压并保持长度为T的一段时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体中，CF4和CH2F2的浓度比为 3 1至Ij 6 1之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述T为50秒至70秒。
全文摘要
本发明公开了一种在芯片上构造通孔的方法，所述芯片的最下层为单晶硅构成的硅基底(101)，在硅基底(101)之上依次为层间介质(102)、阻挡金属层(103)以及光刻胶(104)，所述光刻胶(104)通过在先的图案转印工艺形成特定的图形，使得阻挡金属层(103)的部分表面未覆盖光刻胶，该方法包括如下步骤将所述芯片水平置于反应室中，向反应室中通入组分为四氟化碳(CF4)和二氟二氢化碳(CH2F2)反应气体；将反应气体电离成等离子体，并将反应室施加垂直方向的电压并保持长度为T的一段时间。相对于现有技术，本发明方案可以实现更小的通孔关键尺寸，并使通孔的横截面更加接近矩形。
文档编号H01L21/311GK101958274SQ20091005483
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月15日 优先权日2009年7月15日
发明者孙武, 张海洋, 赵林林, 韩宝东 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司