[发明专利]沟槽的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件后段的制造工艺，特别涉及一种沟槽的形成方法。

背景技术

目前，伴随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，晶片朝向更高的元件密度、高集成度方向发展，半导体器件的制造技术已进入65nm乃至45nm工艺节点。

在半导体器件的后段工艺中，包括数层金属互连层，每层金属互连层包括金属互连线和绝缘层，这就需要对上述绝缘层制造沟槽，然后在上述沟槽内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线。在制造沟槽时，沟槽深度一般都在2微米以上，由于深度较深，所以将用于形成深沟槽的工艺称为超厚金属(UTM)刻蚀工艺。现有技术中，在进行UTM刻蚀之前，半导体器件的剖面示意图如图1所示。为简便起见，图1所示的半导体器件的示意图仅示出了任一金属互连层中的一部分，沟槽刻蚀将在该部分进行。显然，形成于半导体衬底上，还具有若干金属互连层，其中半导体衬底上可以形成各种器件结构，例如定义在衬底上的有源区、隔离区，以及有源区中的晶体管的源/漏和栅极。在包括刻蚀终止层101和氧化硅层102的绝缘层上形成图案化的光阻胶103，以图案化的光阻胶103为掩膜，进行绝缘层的刻蚀，即沟槽刻蚀。由于需要极长的刻蚀时间，所以在以图案化的光阻胶103为掩膜，进行绝缘层的刻蚀时，光阻胶被长时间严重损耗，无法阻挡非刻蚀区域，造成刻蚀的沟槽边缘呈锯齿状，影响器件的性能。图2为现有技术中沟槽深度刻蚀到2微米时，扫描电子显微镜(SEM)捕获的光阻胶损耗的侧视图。光阻胶在涂布时，厚度在18000埃，但是在沟槽深度刻蚀到2微米时，光阻胶的厚度已经严重损耗，只剩下1000埃左右。图2中，刻蚀终止层101和氧化硅层102构成绝缘层，在绝缘层上涂布光阻胶，刻蚀之后形成厚度为1000埃左右的光阻胶201。由于光阻胶的损耗，造成的锯齿状的沟槽边缘301如图3所示。图3为光阻胶去除后SEM捕获的沟槽边缘的俯视图。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种沟槽的形成方法，该方法能够使形成的沟槽边缘平滑，提高器件的性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明提供了一种沟槽的形成方法，该方法包括：

在半导体衬底上沉积形成绝缘层；

在绝缘层上形成图案化的光阻胶；

对所述图案化的光阻胶采用氮气进行预处理；

以所述预处理过的图案化的光阻胶为掩膜，对所述绝缘层进行刻蚀，形成沟槽。

对所述图案化的光阻胶采用氮气进行预处理的具体工艺参数包括：通入氮气的时间为15sec，流量为100sccm，功率为500w，反应室压力为200mTorr。

所述绝缘层包括：刻蚀终止层和沉积于其上的氧化硅层。

由上述的技术方案可见，本发明在进行UTM刻蚀之前，先对光阻胶进行氮气预处理，使之成为硬掩膜，提高了沟槽刻蚀时光阻胶和绝缘层的选择比，因此在进行沟槽刻蚀时，进行过预处理的光阻胶不会被严重损耗，有效阻挡非刻蚀区域，从而达到使沟槽边缘平滑的目的。

附图说明

图1为现有技术中在进行UTM刻蚀之前，半导体器件的剖面示意图。

图2为现有技术中沟槽深度刻蚀到2微米时，扫描电子显微镜捕获的光阻胶损耗的侧视图。

图3为现有技术中扫描电子显微镜捕获的呈锯齿状的沟槽边缘的俯视图。

图4为本发明沟槽形成方法的流程示意图。

图5为本发明中光阻胶经过预处理后，沟槽深度刻蚀到2微米时，扫描电子显微镜捕获的光阻胶损耗的侧视图。

图6为本发明中扫描电子显微镜捕获的平滑的沟槽边缘的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，表示结构的示意图会不依一般比例作局部放大，不应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本发明在进行UTM刻蚀之前，先对光阻胶进行氮气预处理，使之成为硬掩膜，提高了沟槽刻蚀时光阻胶和绝缘层的选择比，即对绝缘层的刻蚀速率远大于对光阻胶的刻蚀速率，因此在进行沟槽刻蚀时，进行过预处理的光阻胶不会被严重损耗，达到使沟槽边缘平滑的目的。

图4为本发明沟槽形成方法的流程示意图：

步骤41、在半导体衬底上沉积形成绝缘层；

步骤42、在绝缘层上形成图案化的光阻胶；

步骤43、对图案化的光阻胶采用氮气进行预处理；