接触孔和接触孔的刻蚀方法技术

本发明专利技术公开了一种接触孔的刻蚀方法：对层间介质层进行第一步主刻蚀，将刻蚀进行到氮化层的上方时停止；对所述层间介质层进行第二步主刻蚀，以层间介质层下的氮化层作为刻蚀终止层；所述第一步主刻蚀采用的源功率为1500～3000瓦；偏置功率为2000～4000瓦；氩气的流量为500～1500sccm；所述第二步主刻蚀采用的源功率为500～2000瓦；偏置功率为500～2000瓦；氦气的流量为100～1000sccm。本发明专利技术还公开了采用上述方法形成的接触孔。本发明专利技术形成的接触孔，增加了接触孔金属空隙填充能力，提高了接触孔Rc均匀性，减少了CT?open缺陷，减少了接触孔和栅极结构相连通而短路的可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种。
技术介绍
目前，在半导体器件的制作过程中，接触孔(CT)作为器件有源区与外界电路之间 连接的通道，在器件结构组成中具有重要的作用。图1为具有接触孔的半导体器件剖面示 意图。在刻蚀接触孔之前，在半导体衬底上已经形成栅极结构、有源区、有源区表面的金属 硅化物、以及覆盖栅极结构和有源区的氮化层和沉积于氮化层表面的层间介质层(ILD)，等 等，为清楚介绍接触孔，上述结构及结构之间的连接关系属于公知常识就不再赘述。接触孔 101与半导体器件有源区上的金属硅化物层102电性连接。现有技术中接触孔的形状有多种，有如图1所示的直角形状，还有倒梯形形状，等 等。随着半导体技术代的不断提高，接触孔的特征尺寸不断缩小，其深宽比(aspect ratio) 也不断增大，那么具有直角形状的接触孔的金属空隙填充(gap fill)能力就比较差，即后 续向接触孔内填充金属时，由于接触孔自上而下都比较直，所以不容易向里面填充金属。具有倒梯形形状的接触孔，孔内自上而下呈一定的坡度，其完全斜的形状孔不能 很好地控制接触电阻(Re)均勻性，因为接触孔本身的关键尺寸均勻性较难控制，一般关键 尺寸均勻性较差，如果再加上角度的均勻性不好，那么填充在接触孔中的金属的体积就很 难保证较好的均勻性，接触孔中的金属体积均勻性与Rc均勻性相关，所以具有倒梯形形状 的接触孔一般Rc均勻性都比较差。而且，具有倒梯形形状的接触孔，其侧壁自上而下呈一 定的坡度，在整个刻蚀的过程中，都需要不断在接触孔的侧壁堆积聚合物，但聚合物的堆积 不但在接触孔的侧壁，而且同时会在接触孔的底面，处于接触孔底面的聚合物又无法在刻 蚀过程中及时去除，因此很容易导致接触孔断路(CT open)的问题，即接触孔无法与下面的 金属硅化物电性连接。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术解决的技术问题是增加接触孔的金属空隙填充能力，提高接触 孔Rc均勻性以及减少CT open的缺陷。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体是这样实现的本专利技术公开了一种接触孔的刻蚀方法，所述刻蚀在刻蚀反应腔内进行，该方法包 括在层间介质层表面依次涂布底部抗反射层和光阻胶层，对所述光阻胶层进行曝光 显影，定义接触孔的位置，然后以曝光显影后的光阻胶层为掩膜，对其下的底部抗反射层进 行刻蚀；以曝光显影后的光阻胶层和底部抗反射层为掩膜，对所述层间介质层进行第一步 主刻蚀，将刻蚀进行到氮化层的上方时停止；所述刻蚀气体包括四氟化碳；对所述层间介质层进行第二步主刻蚀，以层间介质层下的氮化层作为刻蚀终止层；所述刻蚀气体包括碳元素和氟元素的比例大于1 4的气体；所述光阻胶层以及底部抗反射层的灰化；去除接触孔底面剩余的氮化层，以显露出下面的金属硅化物层；所述第一步主刻蚀采用的源功率为1500 3000瓦；偏置功率为2000 4000瓦； 稀释气体氩气的流量为500 1500标准立方厘米每分钟sccm ；所述第二步主刻蚀采用的源功率为500 2000瓦；偏置功率为500 2000瓦；稀 释气体氦气的流量为100 lOOOsccm。所述第一步主刻蚀源功率和偏置功率的比例为1 2。所述第二步主刻蚀源功率和偏置功率的比例为0. 5 2。所述去除接触孔底面剩余的氮化层时，刻蚀气体包括氦气和一氧化碳；所述氦气的流量为100 800sccm ；所述一氧化碳的流量为0 30sccm。所述第一步主刻蚀和第二步主刻蚀时刻蚀反应腔内的压力为5 40毫托。本专利技术还公开了一种接触孔，包括与接触孔开口面接触的上面部分和与接触孔 底面接触的下面部分，开口特征尺寸大于底面的特征尺寸，所述上面部分的高度占接触孔 高度的1/2至2/3，上面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔开口面所在平面的夹角为 88 90度；下面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔底面所在平面的夹角为75 85度。由上述的技术方案可见，本专利技术提供了一种具有两种角度的接触孔以及该接触孔 的形成方法。该接触孔包括与接触孔开口面接触的上面部分和与接触孔底面接触的下面部 分，其开口特征尺寸大于底面的特征尺寸。在刻蚀到氮化层之前，即接触孔的上面部分，占 接触孔高度的1/2至2/3部分，上面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔开口面所在平 面的夹角为88 90度；而接触孔的下面部分，其侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔底面所在 平面的夹角为75 85度。使得与现有技术中的接触孔相比，增加了接触孔的金属空隙填 充能力，提高了接触孔Rc均勻性，减少了 CT open的缺陷，以及减少了接触孔和栅极结构相 连通而短路的可能。附图说明图1为具有接触孔的半导体器件剖面示意图。图加至加为本专利技术刻蚀具有两种角度的接触孔的具体剖视结构示意图。图3为本专利技术在刻蚀反应腔内刻蚀具有两种角度的接触孔的方法流程示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例， 对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的核心思想是本专利技术公开了一种具有两种角度的接触孔，该接触孔包括 与接触孔开口面接触的上面部分和与接触孔底面接触的下面部分，其开口特征尺寸大于底 面的特征尺寸。在刻蚀到氮化层之前，即接触孔的上面部分，占接触孔高度的1/2至2/3部 分，上面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔开口面所在平面的夹角为88 90度；而 接触孔的下面部分，其侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔底面所在平面的夹角为75 85度。本专利技术还公开了具有上述形状的接触孔的制作方法在层间介质层表面依次涂布底部抗反射层和光阻胶层，对所述光阻胶层进行曝光 显影，定义接触孔的位置，然后以曝光显影后的光阻胶层为掩膜，对其下的底部抗反射层进 行刻蚀；以曝光显影后的光阻胶层和底部抗反射层为掩膜，对所述层间介质层进行第一步 主刻蚀，将刻蚀进行到氮化层的上方时停止；所述刻蚀气体包括四氟化碳；对所述层间介质层进行第二步主刻蚀，以层间介质层下的氮化层作为刻蚀终止 层；所述刻蚀气体包括碳元素和氟元素的比例大于1 4的气体；所述光阻胶层以及底部抗反射层的灰化；去除接触孔底面剩余的氮化层，以显露出下面的金属硅化物层；所述第一步主刻蚀采用的源功率为1500 3000瓦；偏置功率为2000 4000瓦； 稀释气体氩气的流量为500 1500标准立方厘米每分钟sccm ；所述第二步主刻蚀采用的源功率为500 2000瓦；偏置功率为500 2000瓦；稀 释气体氦气的流量为100 lOOOsccm。结合图加至加，对本专利技术具有两种角度的接触孔的刻蚀进行说明。本专利技术在刻蚀 反应腔内刻蚀具有两种角度的接触孔的方法流程示意图如图3所示步骤31、请参阅图加，对光阻胶层201进行曝光显影，定义接触孔的位置，然后以 曝光显影后的光阻胶层为掩膜，对其下的底部抗反射层202进行刻蚀。其中，底部抗反射层 作为吸光层，可以选择使用，可以为有机抗放射层、或含硅的有机抗放射层、及氮氧化硅等。步骤32、请参阅图2b，以曝光显影后的光阻胶层201和底部抗反射层202为掩膜， 对层间介质层203进行第一步主刻蚀，控制刻蚀速率和刻蚀时间，将刻蚀进行到如图2b所 示的氮化层204的上方时停止，该步骤中形成与接触孔开口面接触的上面部分，刻蚀了接 触孔高度的1/2至2/3，接触孔侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触孔的刻蚀方法，所述刻蚀在刻蚀反应腔内进行，该方法包括：在层间介质层表面依次涂布底部抗反射层和光阻胶层，对所述光阻胶层进行曝光显影，定义接触孔的位置，然后以曝光显影后的光阻胶层为掩膜，对其下的底部抗反射层进行刻蚀；以曝光显影后的光阻胶层和底部抗反射层为掩膜，对所述层间介质层进行第一步主刻蚀，将刻蚀进行到氮化层的上方时停止；所述刻蚀气体包括四氟化碳；对所述层间介质层进行第二步主刻蚀，以层间介质层下的氮化层作为刻蚀终止层；所述刻蚀气体包括碳元素和氟元素的比例大于１∶４的气体；所述光阻胶层以及底部抗反射层的灰化；去除接触孔底面剩余的氮化层，以显露出下面的金属硅化物层；其特征在于，所述第一步主刻蚀采用的源功率为１５００～３０００瓦；偏置功率为２０００～４０００瓦；稀释气体氩气的流量为５００～１５００标准立方厘米每分钟ｓｃｃｍ；所述第二步主刻蚀采用的源功率为５００～２０００瓦；偏置功率为５００～２０００瓦；稀释气体氦气的流量为１００～１０００ｓｃｃｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新鹏，张海洋，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31