通孔的形成方法技術

本發明專利技術公開了一種通孔的形成方法，包括步驟：提供襯底，且所述襯底上具有介質層；利用掩膜在所述介質層上定義通孔圖案；利用第一預刻蝕氣體進行第一預刻蝕，去除未被所述掩膜保護的所述介質層的一部分；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻蝕，且所述第二預刻蝕氣體的碳／氟比小于所述第一預刻蝕氣體的碳／氟比；進行主刻蝕，去除未被所述掩膜保護的第一介質層。采用本發明專利技術的通孔形成方法，可以在保持較小孔徑的情況下，形成質量較好的通孔。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造
，特別涉及一種。
技術介紹
隨著超大規模集成電路的迅速發展，芯片的集成度越來越高，元器 件的尺寸越來越小，因器件的高密度、小尺寸引發的各種效應對半導體 工藝制作結果的影響也日益突出。其中一個典型的例子是小孔徑通孔的制作隨著器件尺寸的縮小，芯片制作中需要形成的各種孔的尺寸也進 一步縮小，然而，當所需形成的孔尺寸在110nm以下時，由于光刻中曝 光機曝光極限的原因，很難僅利用光刻技術定義出孔徑符合要求的通孔 圖案。為形成小孔徑的通孔，現在常利用刻蝕過程中產生的附著于側壁上 的聚合物(polymer)來縮小孔尺寸。圖1到圖4是利用現有技術形成 通孔的器件剖面示意圖。其中，圖1為現有技術中形成光刻圖案后的器 件剖面示意圖，如圖l所示，在硅襯底100上生長停止層101,其通常 為氮化硅層或碳化硅層，然后，在該停止層101上生長第一介質層102， 其通常為低K值的氧化硅層，再在該介質層102上覆蓋一層第二介質 層——蓋層(cap) 103。接著，在該蓋層103上形成第三介質層—一抗 反射層104,再接著，利用光刻膠105在抗反射層104表面上定義通孔 圖案。由于受到光刻中曝光極限的限制，該通孔圖案110的孔徑al可 能會略大于預計要形成的通孔的孔徑。用光刻膠定義通孔圖案后，進行 刻蝕以形成通孔，現有技術中，該通孔的刻蝕分為兩步，第一步為預刻 蝕，第二步為主刻蝕。圖2為現有技術中預刻蝕后的器件剖面示意圖，如圖2所示，預刻 蝕時，將未被光刻膠保護的區域中的抗反射層104與蓋層103去除，為 了形成較小孔徑的通孑L,該步預刻蝕會利用產生聚合物較多的預刻蝕氣體，如CF4/CHF3，以形成較多的聚合物210保護側壁。圖3為現有技術中主刻蝕后的器件剖面示意圖，如圖3所示，利用 預刻蝕和主刻蝕過程中產生的聚合物310共同在主刻蝕過程中實現對通 孔側壁的保護，以形成具有較d、孔徑的通孔。圖4為現有技術中形成通孔后的器件剖面示意圖，如圖4所示，在 去除光刻膠和聚合物后，形成了小孔徑的通孔401,其孔徑a2與光刻形 成的通孔圖案的孔徑al相比變得更小，通常可以縮小15nm左右。但是， 由圖中可以看到，由于大量聚合物的存在，刻蝕形成的通孔的側壁較為 粗糙，在顯微鏡下對形成的通孔表面進行觀察時，各通孔的邊緣均不清 晰，表現出一種類似衍射條紋的形狀。尤其對于利用193nm光刻膠定 義圖案的小孔徑通孔，因193nm光刻膠更易變形，由其定義形成的通 孔出現的衍射條紋現象更為嚴重。在超大規模集成電路飛速發展的今天，對半導體制作工藝的要求已 曰益嚴格，對形成的器件的精密度提出了更高的期望，上述利用現有技 術形成的小孔徑通孔質量較差，影響到了集成電路內的電連接質量，必 須加以解決。還可以在公開號為CN1797216的中國專利申請中了解到更多有關 形成小孔徑通孔的信息。
技術實現思路
本專利技術提供一種，可以形成質量較好的小孔徑通孔。本專利技術提供一種，包括步驟 提供襯底，且在所述襯底上具有介質層； 利用掩膜在所述介質層上定義通孔圖案； 利用第 一預刻蝕氣體進行第 一預刻蝕；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻蝕，且所述第二預刻蝕氣體的碳 /氟比小于所述第一預刻蝕氣體的石友/氟比；進行主刻蝕，去除未被所述掩膜保護的第一介質層。其中，所述介質層可以為氧化硅層。其中，所述第 一預刻蝕氣體至少包含CH2F2 、 CHF3和C4F8中的一種。其中，所述第二預刻蝕氣體可以包含CF4和02。其中，所述通孔的孔徑可以由所述第一預刻蝕確定。其中，所述介質層的厚度可以在4000至8000A之間，所述第一預 刻蝕的刻蝕深度在300A至600A之間，所述第二預刻蝕的刻蝕深度在 400A至IOOOA之間。本專利技術具有相同或相應技術特征的一種，包括步驟提供襯底，且在所述襯底上具有第一介質層、位于第一介質層之上的第二介質層和位于第二介質層上的第三介質層；利用掩膜在所述第三介質層上定義通孔圖案； 利用第一預刻蝕氣體進行第一預刻蝕；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻蝕，且所述第二預刻蝕氣體的石灰 /氟比小于所述第一預刻蝕氣體的石1/氟比；進行主刻蝕，去除未被所述掩膜保護的第一介質層。其中，在所述第一預刻蝕中去除未^f皮所述掩膜保護的所述第三介質 層；在所述第二預刻蝕中至少去除未被所述掩膜保護的所述第二介質 層。其中，所述第 一預刻蝕氣體至少包含CH2F2 、 CHF3和C4F8中的一種。6其中，所述第二預刻蝕氣體可以包含CF4。 其中，所述第二預刻蝕氣體還可以包含02。其中，所述掩膜為193nm光刻膠。其中，所述第一介質層厚度可以在3500A至7000A之間，所述第 二介質層厚度在500A至700A之間，所述第三介質層厚度在800A至 1200A之間。其中，在所述襯底與所述第一介質層之間還包含一層停止層，所述 停止層為氮化硅層或含氮的碳化硅層。其中，所述通孔的孔徑由所述第一預刻蝕確定。 與現有技術相比，本專利技術具有以下優點本專利技術的通孔形成方法，將預刻蝕分為了第 一預刻蝕和第二預刻蝕 兩步，其中，第一預刻蝕采用了產生聚合物較多的、高碳/氟比的第一 預刻蝕氣體進行刻蝕，以形成小孔徑的通孔，第二預刻蝕則采用了產生 聚合物較少，甚至不產生聚合物的、碳/氟比較低的第二預刻蝕氣體進 行刻蝕，以減少在第一預刻蝕過程中在掩膜及介質層的刻蝕側壁上形成 的聚合物，經過該預刻蝕處理后，再進行通孔的主刻蝕處理，可以在保 持較小孔徑的情況下，避免因聚合物過多，導致的通孔側壁較為粗糙的 現象，并最終形成質量較好的小孔徑通孔。 附圖說明圖1為現有技術中形成光刻圖案后的器件剖面示意圖； 圖2為現有技術中完成預刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖3為現有^a術中完成主刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖4為現有技術中形成通孔后的器件剖面示意圖； 圖5為本專利技術通孔形成方法的流程圖； 圖6為本專利技術第一實施例中的襯底的器件剖面示意圖；圖7為本專利技術第 一實施例中形成掩膜圖案后的器件剖面示意圖； 圖8為本專利技術第一實施例中完成第一預刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖9為本專利技術第一實施例中完成第二預刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖10為本專利技術第一實施例中完成主刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖11為本專利技術第一實施例中形成通孔后的器件剖面示意圖； 圖12為本專利技術第二實施例中的襯底的器件剖面示意圖； 圖13為本專利技術第二實施例中形成掩膜圖案后的器件剖面示意圖； 圖14為本專利技術第二實施例中完成第 一預刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖15為本專利技術第二實施例中完成第二預刻獨后的器件剖面示意圖； 圖16為本專利技術第二實施例中完成主刻蝕后的器件剖面示意圖； 圖17為本專利技術第二實施例中形成通孔后的器件剖面示意圖。 具體實施例方式為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合 附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。本專利技術的處理方法可以被廣泛地應用于各個領域中，并且可利用許 多適當的材料制作，下面是通過較佳的實施例來加以說明，當然本專利技術 并不局限于該具體實施例，本領域內的普通技術人員所熟知的一般的替 換無疑地涵蓋在本專利技術的保護范圍內。其次，本專利技術利用示意圖進行了詳細描述，在詳述本專利技術實施例時， 為了便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通孔的形成方法，其特征在于，包括步驟：提供襯底，且在所述襯底上具有介質層；利用掩膜在所述介質層上定義通孔圖案；利用第一預刻蝕氣體進行第一預刻蝕；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻蝕，且所述第二預刻蝕氣體的碳／氟比小于所述第一預刻蝕氣體的碳／氟比；進行主刻蝕，去除未被所述掩膜保護的第一介質層。

【技術特征摘要】
1、 一種通孔的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供襯底，且在所述襯底上具有介質層； 利用掩膜在所述介質層上定義通孔圖案；利用第 一預刻蝕氣體進行第 一預刻蝕；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻蝕，且所述第二預刻蝕氣體的碳 /氟比小于所述第一預刻蝕氣體的-1/氟比；進行主刻蝕，去除未被所述掩膜保護的第一介質層。2、 如權利要求1所述的形成方法，其特征在于所述介質層為氧 化硅層。3、 如權利要求1所述的形成方法，其特征在于所述第一預刻蝕 氣體至少包含CH2F2、 CHF3和C4F8中的一種。4、 如權利要求1所述的形成方法，其特征在于所述第二預刻蝕氣體包含CF4和Cb。5、 如權利要求1所述的形成方法，其特征在于所述通孔的孔徑 由所述第一預刻蝕確定。6、 如權利要求1所述的形成方法，其特征在于所述介質層的厚 度在4000至8000A之間。7、 如權利要求6所述的形成方法，其特征在于所述第一預刻蝕 的刻蝕深度在300A至600A之間。8、 如權利要求6所述的形成方法，其特征在于所述第二預刻蝕 的刻蝕深度在400A至1000A之間。9、 一種通孔的形成方法，其特征在于，包括步驟提供襯底，且在所述襯底上具有第一介質層、位于第一介質層之上 的第二介質層和位于第二介質層上的第三介質層；利用掩膜在所述第三介質層上定義通孔圖案； 利用第 一預刻蝕氣體進行第 一預刻蝕；利用第二預刻蝕氣體進行第二預刻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈滿華，王新鵬，劉乒，孫武，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]