形成互连结构的方法_2

文档序号:9418995阅读:来源:国知局
[0051]参考图2,在本实施例中,可以通过光刻工艺形成所述开口,具体的,在所述层间介质层100上依次形成先进图膜(Advanced Patterning Film, APF) 110以及介质抗反射层(Dielectric Ant1-Reflect1n Coating, DARC) 120来改善光刻精度,然后再通过光刻胶50来对所述先进图膜110以及介质抗反射层120进行刻蚀。
[0052]其中,光刻胶中的图案51的尺寸Cl1定义了后续将要在所述层间介质层100中形成的开口的尺寸。
[0053]继续参考图3,将光刻胶50上的图案51转移至先进图膜110中,也就是说,所述先进图膜110中的图案111的尺寸基本上仍为山。然后,以所述先进图膜110为刻蚀掩模,对所述层间介质层100进行刻蚀。
[0054]由于所述层间介质层100采用二氧化硅作为材料,可以分别采用氟的原子个数的比例不同的第一、第二氟基刻蚀剂刻蚀所述层间介质层100,使所述开口的至少一部分的口径逐渐减小。
[0055]在本实施例中,对所述层间介质层100进行刻蚀的步骤包括主刻蚀和过刻蚀。
[0056]参考图4,对所述层间介质层100进行主刻蚀,主刻蚀包括第一主刻蚀以及第二主刻蚀,图4中所示的开口 101'为经过所述第一主刻蚀形成的。
[0057]本实施例中,第一主刻蚀采用四氟化碳气体(CF4)作为所述的第二氟基刻蚀剂,对所述层间介质层100进行刻蚀,与第二主刻蚀气体相比,开口 101'的口径变化较小,开口101'的侧壁较为垂直。
[0058]其原因在于,在刻蚀的过程中,氟基刻蚀剂产生的等离子体中氟是原子个数的比例(例如本实施例的四氟化碳气体中氟原子的个数比例)将影响到对于二氧化硅刻蚀的各向异性,其原因可能在于:氟原子的比例越大,刻蚀速度越快,开口 101'侧壁的形貌也越垂直;相反,当等离子体中氟原子的比例较小时,刻蚀时产生的副产物的比例增加,较多的副产物比较容易阻挡进一步的刻蚀的进行,由此得到的开口的口径将逐渐减小,从而使开口的侧壁倾斜。图4中形成的开口 101'为第一主刻蚀形成的,采用了氟原子个数的比例较大的氟基刻蚀剂,因此所述开口 101'的侧壁与衬底较为垂直,口径基本为所述先进图膜110中的图案111的尺寸屯。
[0059]但是需要说明的是,在实际操作中,所述开口的侧壁很难形成严格意义上的“垂直”(也就是侧壁与衬底呈90° ),而是可能略微带有一点倾斜,也就是说,在实际操作中,图4中的开口 101'的口径可能略微倾斜,但是总体是趋近于垂直的。
[0060]接着参考图5,当采用四氟化碳(CF4)气体作为第二氟基刻蚀剂以进行第一主刻蚀后,采用全氟丁二烯气体(C4F6)作为所述第一氟基刻蚀剂以进行第二主刻蚀,进而刻蚀开口 101'中剩余的需要去除的层间介质层100,使开口 101'形成图5所示的开口 101。
[0061]与作为所述第二氟基刻蚀剂的四氟化碳气体相比,所述第一氟基刻蚀剂的全氟丁二烯气体具有较小的氟原子的比例,刻蚀时产生的副产物的比例增加,较多的副产物比较容易阻挡进一步的刻蚀的进行,由此得到的开口的口径将逐渐减小,也就是开口的侧壁倾斜,进而形成倒梯形结构。
[0062]具体地,如图5所示,在采用全氟丁二烯气体刻蚀层间介质层100时,形成的开口侧壁将产生一定程度的倾斜。当刻蚀穿过层间介质层100,达到所述接触孔刻蚀停止层90时,所述开口 101底部的口径尺寸由Cl1减小为d2,形成上端口径大(Cl1)下端口径小(d2)的倒梯形结构;也就是说,此时形成的开口 101(图5所示)为入口处侧壁垂直,底部为侧壁倾斜截面呈倒梯形的结构。这种入口处侧壁垂直,底部为侧壁倾斜截面呈倒梯形的结构有利于增加后续形成金属层时的填充效果。
[0063]在本实施例中,在采用全氟丁二烯气体刻蚀所述层间介质层100的时候,还可以在全氟丁二烯气体中加入氩气。氩气可以起到物理轰击的作用,还可以使通入的全氟丁二烯气体变得更为均匀,以提高刻蚀均匀性。
[0064]进一步,为了使刻蚀力度不至于过大导致损伤到半导体器件的其他部件,同时为了使刻蚀力度不至于过小而无法在层间介质层100中形成图案,在本实施例中,刻蚀气压不大于30毫托,并使全氟丁二烯气体的流量在5?200sccm的范围内;使氩气的流量在200?2000sccm的范围内;另外,使刻蚀机的源功率以及偏置功率均在200?3000瓦的范围内。
[0065]此处需要说明的是,如上面所述,由于在实际操作中,图4中的开口 101'的口径难以做到绝对垂直,所以,在实际操作情况下,图5中所形成的开口 101的截面可能为入口处的侧壁略微倾斜(趋近于垂直),开口的底部的侧壁向外倾斜且倾角较大的“双倾斜”轮廓(double slope profile)。
[0066]在第二主刻蚀后,部分接触孔刻蚀停止层90从剩余的层间介质层100中露出。
[0067]需要说明的是,本发明对于倒梯形结构开口侧壁的倾斜程度并不作限定,而是应当在不造成短路或者影响器件整体性能的前提下,根据实际情况(例如形成的开口与周围开口的间距、采用的金属材料等)对开口侧壁的倾斜程度进行调整。
[0068]另一方面,由于采用不同的刻蚀气体可以形成倾斜或者垂直的开口侧壁,例如本实施例中采用的四氟化碳气体与全氟丁二烯气体,将四氟化碳气体切换成全氟丁二烯气体时可以使垂直的开口侧壁将变得相对倾斜。所以,氟原子的比例不同的刻蚀气体之间相互切换的时机也会影响到开口的形貌(具体指倾斜的侧壁与垂直的侧壁各自在形成的开口中所占的比例)。但是本发明对不同刻蚀气体之间切换的时机并不做限定,而是根据实际情况,调整两种气体之间切换的时机。
[0069]继续参考图6,在本实施例中,在经过主刻蚀后,还包括以下步骤:
[0070]对所述开口 101进行过刻蚀;这样做的目的在于进一步去除开口 101底部接触孔刻蚀停止层90表面可能残留的层间介质层材料。
[0071]具体地,在本实施例中,过刻蚀的刻蚀剂中可以包括全氟丁二烯气体以及氩气。这样的好处在于,全氟丁二烯气体中氟的原子个数的比例(相对于碳原子)相对其他氟基气体较低,可以在刻蚀过程中,增加刻蚀的层间介质层材料相对于接触孔刻蚀停止层材料的刻蚀速率;氩气可以起到物理轰击及稀释均匀化所述全氟丁二烯气体的作用。
[0072]通过线性去除(linear removal method, LRM)去除开口 101底部的接触孔刻蚀停止层90,以将开口 101与接触孔刻蚀停止层90下方的器件连通;由于在本实施例中,形成的开口 101的下半部分的尺寸已经由先进图膜110中定义的尺寸Cl1变为d2,所以接触孔刻蚀停止层90中形成的开口的尺寸也相应的为d2。
[0073]对形成的开口 101进行刻蚀后处理(post etch treatment, PET);刻蚀后处理可以对接触面进行一定程度的还原或者保护,并且可以在一定程度上清除开口 101中可能带有的刻蚀残留物。
[0074]进一步,在本实施例中,由于所述层间介质层100的材料为二氧化硅,刻蚀后处理的步骤包括,可以采用氮气、氢气以及氩气的混合气体进刻蚀。进一步,刻蚀后处理中气压在5?20毫托的范围内,并使刻蚀机的源功率在200?800瓦的范围内,偏置功率不大于100瓦。在这样的条件下,刻蚀后处理取得的好处会比较明显。
[0075]在此之后,在形成的开口 101中填
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