[发明专利]通孔的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种通孔的形成方法。

背景技术

随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，元器件的尺寸越来越小，因器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对半导体工艺制作结果的影响也日益突出。其中一个典型的例子是小孔径通孔的制作：随着器件尺寸的缩小，芯片制作中需要形成的各种孔的尺寸也进一步缩小，然而，当所需形成的孔尺寸在110nm以下时，由于光刻中曝光机曝光极限的原因，很难仅利用光刻技术定义出孔径符合要求的通孔图案。

为形成小孔径的通孔，现在常利用刻蚀过程中产生的附着于侧壁上的聚合物(polymer)来缩小孔尺寸。图1到图4是利用现有技术形成通孔的器件剖面示意图。其中，图1为现有技术中形成光刻图案后的器件剖面示意图，如图1所示，在硅衬底100上生长停止层101，其通常为氮化硅层或碳化硅层，然后，在该停止层101上生长第一介质层102，其通常为低K值的氧化硅层，再在该介质层102上覆盖一层第二介质层——盖层(cap)103。接着，在该盖层103上形成第三介质层——抗反射层104，再接着，利用光刻胶105在抗反射层104表面上定义通孔图案。由于受到光刻中曝光极限的限制，该通孔图案110的孔径a1可能会略大于预计要形成的通孔的孔径。用光刻胶定义通孔图案后，进行刻蚀以形成通孔，现有技术中，该通孔的刻蚀分为两步，第一步为预刻蚀，第二步为主刻蚀。

图2为现有技术中预刻蚀后的器件剖面示意图，如图2所示，预刻蚀时，将未被光刻胶保护的区域中的抗反射层104与盖层103去除，为了形成较小孔径的通孔，该步预刻蚀会利用产生聚合物较多的预刻蚀气体，如CF4/CHF3，以形成较多的聚合物210保护侧壁。

图3为现有技术中主刻蚀后的器件剖面示意图，如图3所示，利用预刻蚀和主刻蚀过程中产生的聚合物310共同在主刻蚀过程中实现对通孔侧壁的保护，以形成具有较小孔径的通孔。

图4为现有技术中形成通孔后的器件剖面示意图，如图4所示，在去除光刻胶和聚合物后，形成了小孔径的通孔401，其孔径a2与光刻形成的通孔图案的孔径a1相比变得更小，通常可以缩小15nm左右。但是，由图中可以看到，由于大量聚合物的存在，刻蚀形成的通孔的侧壁较为粗糙，在显微镜下对形成的通孔表面进行观察时，各通孔的边缘均不清晰，表现出一种类似衍射条纹的形状。尤其对于利用193nm光刻胶定义图案的小孔径通孔，因193nm光刻胶更易变形，由其定义形成的通孔出现的衍射条纹现象更为严重。

在超大规模集成电路飞速发展的今天，对半导体制作工艺的要求已日益严格，对形成的器件的精密度提出了更高的期望，上述利用现有技术形成的小孔径通孔质量较差，影响到了集成电路内的电连接质量，必须加以解决。

还可以在公开号为CN1797216的中国专利申请中了解到更多有关形成小孔径通孔的信息。

发明内容

本发明提供一种通孔的形成方法，可以形成质量较好的小孔径通孔。

本发明提供一种通孔的形成方法，包括步骤：

提供衬底，且在所述衬底上具有介质层；

利用掩膜在所述介质层上定义通孔图案；

利用第一预刻蚀气体进行第一预刻蚀；

利用第二预刻蚀气体进行第二预刻蚀，且所述第二预刻蚀气体的碳/氟比小于所述第一预刻蚀气体的碳/氟比；

进行主刻蚀，去除未被所述掩膜保护的第一介质层。

其中，所述介质层可以为氧化硅层。

其中，所述第一预刻蚀气体至少包含CH₂F₂、CHF₃和C₄F₈中的一种。

其中，所述第二预刻蚀气体可以包含CF₄和O₂。

其中，所述通孔的孔径可以由所述第一预刻蚀确定。

其中，所述介质层的厚度可以在4000至之间，所述第一预刻蚀的刻蚀深度在至之间，所述第二预刻蚀的刻蚀深度在至之间。

本发明具有相同或相应技术特征的一种通孔的形成方法，包括步骤：

提供衬底，且在所述衬底上具有第一介质层、位于第一介质层之上的第二介质层和位于第二介质层上的第三介质层；

利用掩膜在所述第三介质层上定义通孔图案；

利用第一预刻蚀气体进行第一预刻蚀；

利用第二预刻蚀气体进行第二预刻蚀，且所述第二预刻蚀气体的碳/氟比小于所述第一预刻蚀气体的碳/氟比；

进行主刻蚀，去除未被所述掩膜保护的第一介质层。