[发明专利]通孔刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种通孔刻蚀方法。

背景技术

随着集成电路向深亚微米尺寸发展，器件的密集程度和工艺的复杂程度不断增加，对工艺过程的严格控制变得更为重要。其中，通孔作为多层金属层间互连以及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作用，使得通孔刻蚀的控制工艺逐渐引起本领域技术人员的重视。

图1A～1D为说明现有技术的通孔刻蚀方法示意图，现有技术中，通孔刻蚀是指对通孔刻蚀结构进行刻蚀，以获得多层金属间的互连以及器件有源区与外界电路之间的连接通路的工艺；如图1A所示，通孔刻蚀结构包括顺序沉积的粘接层20、刻蚀终止层30、介质层40及图案化的光致抗蚀剂层70。所述粘接层为增强半导体衬底或下层金属10材料与通孔内连接材料间连接效果的过渡层；所述刻蚀终止层为通孔刻蚀的停止层；所述通孔刻蚀结构还可包括抗反射涂层60，所述抗反射涂层60为保证光致抗蚀剂的吸光效果而增加的吸光层。

针对此通孔刻蚀结构，当前的通孔刻蚀方法是：首先，如图1B所示，顺序刻蚀抗反射涂层60、介质层40；然后，如图1C所示，移除光致抗蚀剂层70和抗反射涂层60；最后，如图1D所示，进行刻蚀终止层30的刻蚀。

实际生产中，为保证器件内电气连接通畅，所述通孔内的刻蚀终止层应被完全移除，同时为保证刻蚀终止层被完全移除，如图1D所示，还需对其增加一定的过刻蚀80(over etch)，即在刻蚀终止层刻蚀完成后，再增加刻蚀部分粘接层。若刻蚀终止层未被完全移除，将影响层间通孔的导通性能；同时，若刻蚀终止层过刻蚀过量，即粘接层移除部分过多，将影响通孔内导电介质与下层材料的连接性能。

通常，可选用终点检测方法监控刻蚀终止层的刻蚀状态。然而，由于通孔所占器件表面积的比例过小(约5％)，即刻蚀终止层占器件表面积的比例过小，导致移除通孔内的刻蚀终止层时，被解离的刻蚀终止层材料的粒子数过少，造成产生的终点检测信号过小，且此过小的终点检测信号易受环境影响，对终点检测过程而言，不易获得精准的检测数据。由此，如何精确控制刻蚀终止层过刻蚀的程度，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

申请号为“200510002965.5”的中国专利申请中提供了一种等离子体刻蚀工艺的终点检测方法，该方法利用在刻蚀终点信号图谱的分析的基础上，通过求得图谱中观察值和其中的隐含状态，并在此基础上求出状态之间的转变概率；然后，通过对每个状态的线性和多项式拟合的基础上，根据两个状态之间的转变概率来确定终点附近两隐含状态的转变的时间点，进而实现对刻蚀终点的有效检测和控制。显然，该方法只提供了一种理论上的终点检测方法，但应用该方法，仍然无法解决检测信号过小，且易受环境影响的问题；此外，该专利申请也并未提供将该方法应用于实际制造过程中的具体方式。

发明内容

本发明提供了一种通孔刻蚀方法，可有效控制通孔刻蚀终止层的过刻蚀程度。

本发明提供的一种通孔刻蚀方法，包括：

形成通孔刻蚀结构，所述通孔刻蚀结构包含顺序沉积的粘接层、刻蚀终止层、介质层、辅助刻蚀终止层及图案化的光致抗蚀剂层；

将所述刻蚀终止层分为第一刻蚀终止层及第二刻蚀终止层，所述第一刻蚀终止层及第二刻蚀终止层分别具有第一厚度及第二厚度；

顺序刻蚀辅助刻蚀终止层、介质层及第一刻蚀终止层；

移除光致抗蚀剂层；

刻蚀第二刻蚀终止层及部分粘接层，同时进行终点检测。

所述通孔刻蚀结构包含抗反射涂层，即所述通孔刻蚀结构包含顺序沉积粘接层、刻蚀终止层、介质层、辅助刻蚀终止层、抗反射涂层及图案化的光致抗蚀剂层；在刻蚀辅助刻蚀终止层之前刻蚀抗反射涂层；所述移除光致抗蚀剂层的步骤中包括移除所述抗反射涂层；所述辅助刻蚀终止层与所述刻蚀终止层材料相同；所述辅助刻蚀终止层及所述刻蚀终止层材料为氮化硅、碳化硅、碳氧化硅或碳氮化硅等材料中的一种或其任意组合；所述辅助刻蚀终止层的厚度即根据所述刻蚀终止层的第二厚度及与所述刻蚀终止层的过刻蚀期望厚度的总和；所述辅助刻蚀终止层的形成方法采用低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积方法等方法中的一种；所述终点检测方法包括激光干涉法、反射图谱法或发射光谱法等方法中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：