過孔和金屬溝槽的製作方法
2023-09-22 05:38:00
專利名稱：過孔和金屬溝槽的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片金屬連線的製作領域，尤其涉及具有中間阻擋層的 矽基底上預填充金屬的過孔和金屬溝槽的製作方法。
背景技術：
傳統金屬溝槽的製作方法均是在製作好過孔的基底上進一步製作金屬溝
槽。請參閱
圖1。在如圖1所示的矽基底1上已製作好過孔7。矽基底1具有中 間阻擋層21和底部阻擋層22。矽基底1上非製作過孔7的表面覆蓋有光阻4, 通過光阻4蝕刻預製作過孔7的介質過孔硬掩模層部分，過孔中間阻擋層以 上矽基底部分、過孔中間阻擋層及過孔中間阻擋層以下矽基底。在製作金屬溝 槽之前，會在過孔7內製作預設高度的底層抗反射膜9 (Bottom Anti-reflection Coating: Bare),製作預設高度Barc9採用Bare回刻步驟完成。Barc9是便於在 後續製作金屬溝槽的蝕刻中控制主蝕刻的蝕刻對象，保證非蝕刻對象避免損傷。 金屬溝槽開始製作時，在硬掩模層6非製作金屬溝槽的表面塗敷光阻5，進行主 蝕刻，蝕刻去掉光阻5未保護的硬掩模層部分和中間阻擋層21上的矽基底部分 形成金屬溝槽8。
然而主蝕刻通常具有較差的蝕刻選擇性，蝕刻速率也較快，難以避免主蝕 刻對非蝕刻對象造成損傷或蝕刻對象有殘留的問題。傳統金屬溝槽的製作中對 Bare的回刻要求較高，Barc9高度的浮動影響製作金屬溝槽主蝕刻的質量，Barc9 過高會帶來柵欄式矽(fence)殘留的問題；Barc9過低會導致主蝕刻後出現面角 問題。傳統金屬溝槽的製作是在製作過孔之後製作金屬溝槽，即多次蝕刻步驟 是分開執行的，不利於蝕刻效率的提高。
發明內容
本發明的目的在於提供過孔和金屬溝槽的製作方法，以解決傳統金屬溝槽
4製作出現的柵欄式矽和面角問題，進一步解決傳統金屬溝槽和過孔分開製作導 致蝕刻效率低下的問題。
為達到上述目的，本發明的過孔和金屬溝槽的製作，該過孔與金屬溝槽連
通，均製作於矽基底；該矽基底具有中間阻擋層和底部阻擋層，該矽基底上覆 蓋有硬掩模層，本發明過孔和金屬溝槽的製作包括以下步驟步驟l:蝕刻掉預 制金屬溝槽的矽基底表面的硬掩模層部分；步驟2:在蝕刻掉硬掩模層部分的矽 基底表面填充底層抗反射膜；步驟3:在非預製作過孔的硬掩模層及底層抗反射 膜表面塗覆光阻，將預製作過孔位置的介質蝕刻掉，形成過孔；步驟4:去掉光 阻及底層抗反射膜，蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分形 成金屬溝槽。其中，步驟2填充的底層抗反射膜的厚度等於所述硬掩模層的厚 度。步驟3蝕刻掉的介質包括過孔部分底層抗反射膜、過孔部分中間阻擋層上 矽基底、過孔部分矽基底中間阻擋層及過孔部分中間阻擋層下矽基底。過孔部 分底層抗反射膜的蝕刻採用的源功率為600瓦，偏置功率為200瓦，採用的蝕 刻介質為四氟化碳和氧氣，其中四氟化碳的流量為50標況毫升每分，氧氣的流 量為5標況毫升每分。而過孔部分中間阻擋層上矽基底及過孔部分矽基底中間 阻擋層採用第一主蝕刻去除。其中，第一主蝕刻釆用的源功率為2400瓦，偏置 功率為1800瓦，採用的蝕刻介質為氬氣、氧氣、 一氧化碳及八氟環丁烷，氬氣 的流量為400標況毫升每分，氧氣的流量為11標況毫升每分， 一氧化碳流量為 150標況毫升每分，八氟環丁烷的流量為16標況毫升每分。過孔部分中間阻擋 層下矽基底採用過刻蝕去除。其中，過刻蝕採用的源功率為2400瓦，偏置功率 為1800瓦，採用的蝕刻介質為氧氣、 一氧化)碳和八氟環丁烷，氧氣的流量為10 標況毫升每分， 一氧化碳的流量為150標況毫升每分，八氟環丁烷的流量為16 標況毫升每分。步驟4中光阻及底層抗反射膜的去除採用氧化蝕刻去除。氧化 蝕刻採用的源功率為300瓦，偏置功率為100瓦，採用的蝕刻介質為氧氣，氧 氣的流量為500標況毫升每分。步驟4中蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋 層上的矽基底部分採用第二主蝕刻去除。第二主蝕刻採用的源功率為2400瓦， 偏置功率為1800瓦，採用的蝕刻介質為氧氣、 一氧化碳和八氟環丁烷，氧氣的 流量為3標況毫升每分， 一氧化碳的流量為150標況毫升每分，八氟環丁烷的 流量為13標況毫升每分。與傳統的過孔及金屬溝槽的製作方法相比，本發明的過孔和金屬溝槽的制
作方法通過步驟3和步驟4將過孔及金屬溝槽的蝕刻連在一起相繼執行，避免 傳統過孔和金屬溝槽分開製作時蝕刻分開執行導致蝕刻效率降低的問題。同時 本發明中金屬溝槽的製作去除了傳統製作中Bare回刻步驟，從而可避免因Bare 回刻導致的槺欄式石圭及面角問題。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的過孔和金屬溝槽的製作方法作進一 步詳細具體的描述。
圖1是傳統過孔及金屬溝槽製作方法示意圖。
圖2是本發明過孔和金屬溝槽製作方法步驟1示意圖。
圖3是本發明過孔和金屬溝槽製作方法步驟2示意圖。
圖4是本發明過孔和金屬溝槽製作方法步驟3示意圖。
圖5是本發明過孔和金屬溝槽製作方法步驟4示意圖。
圖6是本發明過孔和金屬溝槽製作方法步驟3詳細示意圖。
圖7是本發明過孔和金屬溝槽製作方法示意圖。
具體實施例方式
本發明的過孔和金屬溝槽均製作於矽基底，過孔與金屬溝槽連通。該矽基 底具有中間阻擋層和底部阻擋層，且矽基底上覆蓋有硬掩^f莫層。請參閱圖2所 示本發明步驟l，蝕刻掉預製金屬溝槽的矽基底表面的硬掩模層部分，因此矽基 底1表面的硬掩模層61呈一定圖案的硬掩模層。矽基底1具有中間阻擋層21 和底部阻擋層22。請參閱圖3所示本發明步驟2，在蝕刻掉硬掩模層部分的矽 基底表面填充底層抗反射膜Barc91,填充的Barc91的厚度等於硬掩模層61的 厚度。請參閱圖4所示的本發明步驟3,在非預製作過孔的硬掩模層61及Barc91 表面塗覆光阻41，將預製作過孔位置的介質15蝕刻掉，形成過孔。該步驟蝕刻 掉的介質15包括過孔部分底層抗反射膜912、過孔部分中間阻擋層上矽基底11、 過孔部分矽基底中間阻擋層212及過孔部分中間阻擋層下矽基底12。請參閱圖 5所示的本發明步驟4，去掉光阻41及底層抗反射膜911和913，蝕刻掉M蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分13和14形成金屬溝槽8。步驟4中光 阻41及Barc911和913的去除採用氧化蝕刻去除。氧化蝕刻採用的源功率為300 瓦，偏置功率為100瓦，採用的蝕刻介質為氧氣，氧氣的流量為500標況毫升 每分。步驟4中蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分13和14 採用第二主蝕刻去除。第二主蝕刻採用的源功率為2400瓦，偏置功率為1800 瓦，採用的蝕刻介質為氧氣、 一氧化碳和八氟環丁烷，氧氣的流量為3標況毫 升每分， 一氧化^琰的流量為150標況毫升每分，八氟環丁烷的流量為13標況毫 升每分。
步驟3形成過孔7具體蝕刻過程示意圖請參閱圖6。過孔部分底層抗反射膜 Barc912蝕刻的源功率為600瓦，偏置功率為200瓦，採用的蝕刻介質為四氟化 碳和氧氣，四氟化碳的流量為50標況毫升每分，氧氣的流量為5標況毫升每分。 進一步蝕刻過孔部分中間阻擋層上矽基底11 、過孔部分矽基底中間阻擋層212。 過孔部分中間阻擋層上石圭基底11和過孔部分石圭基底中間阻擋層212採用第一主 蝕刻去除。第一主蝕刻採用的源功率為2400瓦，偏置功率為1800瓦，採用的 蝕刻介質為氬氣、氧氣、 一氧化碳及八氟環丁烷；其中，氬氣的流量為400標 況毫升每分，氧氣的流量為ll標況毫升每分， 一氧化碳流量為150標況毫升每 分，八氟環丁烷的流量為16標況毫升每分。第一主蝕刻的蝕刻選擇性較差，具 有較強的蝕刻能力能較快地去除過孔部分矽基底中間阻擋層212及其以上的過 孔部分中間阻擋層上矽基底11。過孔部分中間阻擋層下矽基底12採用過刻蝕去 除。其中，過刻蝕採用的源功率為2400瓦，偏置功率為1800瓦，採用的蝕刻 介質為氧氣、 一氧化碳和八氟環丁烷，氧氣的流量為IO標況毫升每分， 一氧化 碳的流量為150標況毫升每分，八氟環丁烷的流量為16標況毫升每分。過刻蝕 相對第一主刻蝕未採用蝕刻介質氬氣，蝕刻選擇性提高，蝕刻能力相對較弱， 能較好去除過孔部分中間阻擋層下矽基底12而不對底部阻擋層22造成損害。
步驟4中的第二主蝕刻相對步驟3中的第一主蝕刻未採用蝕刻介質氬氣， 且其他蝕刻介質的流量相對第一主蝕刻蝕刻介質的流量小，因此第二主蝕刻的 蝕刻選擇性相對第一主蝕刻要高，因此選擇第二主蝕刻去除中間阻擋層上的矽 基底部分13和14，這樣不會對中間阻擋層21和底部阻擋層22造成損害，同時 可有效去除矽基底部分13和14。本發明中過孔和金屬溝槽製作方法請參閱圖7,本發明中金屬溝槽的製作去除了 Bare回刻步驟，因此可避免Bare步驟導致的柵 欄式矽和面角的問題，同時本發明過孔蝕刻和金屬槽蝕刻是連續執行的，避免 分開執行蝕刻步驟導致的蝕刻效率P爭低的問題出現。
權利要求
1、過孔和金屬溝槽的製作方法，所述過孔與金屬溝槽連通，均製作於矽基底；所述矽基底具有中間阻擋層和底部阻擋層，所述矽基底上覆蓋有硬掩模層，其特徵在於，過孔和金屬溝槽的製作包括以下步驟步驟1蝕刻掉預製金屬溝槽的矽基底表面的硬掩模層部分；步驟2在蝕刻掉硬掩模層部分的矽基底表面填充底層抗反射膜；步驟3在非預製作過孔的硬掩模層及底層抗反射膜表面塗覆光阻，將預製作過孔位置的介質蝕刻掉，形成過孔；步驟4去掉光阻及底層抗反射膜，蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分形成金屬溝槽。
2、 如權利要求1所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述步驟2填 充的底層抗反射膜的厚度等於所述硬掩模層的厚度。
3、 如權利要求1所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述步驟3蝕 刻掉的介質包括過孔部分底層抗反射膜、過孔部分中間阻擋層上矽基底、過孔 部分珪基底中間阻擋層及過孔部分中間阻擋層下矽基底。
4、 如權利要求3所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述過孔部分 底層抗反射膜的蝕刻採用源功率為600瓦，偏置功率為200瓦，採用的蝕刻介 質為四氟化碳和氧氣。
5、 如權利要求4所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述四氟化碳 的流量為50標況毫升每分，氧氣的流量為5標況毫升每分。
6、 如權利要求3所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述過孔部分 中間阻擋層上矽基底及過孔部分矽基底中間阻擋層採用第一主蝕刻去除。
7、 如權利要求6所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述第一主蝕 刻採用的源功率為2400瓦，偏置功率為1800瓦，採用的蝕刻介質為氬氣、氧 氣、 一氧化碳及八氟環丁烷。
8、 如權利要求7所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述氬氣的流 量為400標況毫升每分，所述氧氣的流量為ll標況毫升每分，所述一氧化碳流 量為150標況毫升每分，所述八氟環丁烷的流量為16標況毫升每分。
9、 如權利要求3所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述過孔部分 中間阻擋層下石圭基底釆用過刻蝕去除。
10、 如權利要求9所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述過刻蝕 釆用源功率為2400瓦，偏置功率為1800瓦，採用的蝕刻介質為氧氣、 一氧化 碳和八氟環丁烷。
11、 如權利要求IO所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述氧氣的 流量為IO標況毫升每分，所述一氧化碳的流量為150標況毫升每分，所述八氟 環丁烷的流量為16標況毫升每分。
12、 如權利要求1所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述步驟4 中光阻及底層抗反射膜的去除採用氧化蝕刻去除。
13、 如權利要求12所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，氧化蝕刻採 用的源功率為300瓦，偏置功率為100瓦，採用的蝕刻介質為氧氣，所述氧氣 的流量為500標況毫升每分。
14、 如權利要求1所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述步驟4 中蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分採用第二主蝕刻去 除。
15、 如權利要求14所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述第二主 蝕刻採用的源功率為2400瓦，偏置功率為1800瓦，採用的蝕刻介質為氧氣、 一氧化碳和八氟環丁烷。
16、 如權利要求15所述過孔和金屬溝槽的製作方法，其特徵在於，所述氧氣的 流量為3標況毫升每分，所述一氧化碳的流量為150標況毫升每分，所述八氟 環丁烷的流量為13標況毫升每分。
全文摘要
本發明提供了過孔和金屬溝槽製作方法，過孔與金屬溝槽連通，製作於矽基底；矽基底有中間阻擋層和底部阻擋層，矽基底上覆蓋硬掩模層，其製作包括以下步驟1.蝕刻掉預製金屬溝槽的矽基底表面的硬掩模層部分；2.在蝕刻掉硬掩模層部分的矽基底表面填充底層抗反射膜；3.在非預製作過孔的硬掩模層及底層抗反射膜表面塗覆光阻，將預製作過孔位置的介質蝕刻掉，形成過孔；4.去掉光阻及底層抗反射膜，蝕刻掉未覆蓋有硬掩模層的中間阻擋層上的矽基底部分形成金屬溝槽。本發明過孔和金屬溝槽的製作使過孔與金屬溝槽的蝕刻連續執行，提高了蝕刻效率，同時去除了傳統底層抗反射膜的回刻，避免柵欄式矽基底及面角的問題。
文檔編號H01L21/70GK101587854SQ20081003768
公開日2009年11月25日 申請日期2008年5月20日 優先權日2008年5月20日
發明者鳴 周, 武 孔 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司