專利名稱：接觸孔的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種接觸孔的形成方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路的制作是極其復(fù)雜的過程，目的在于將特定電路所需的各種電子 組件和線路，縮小制作在小面積的晶片上。其中，各個組件必須藉由適當(dāng)?shù)膬?nèi)連導(dǎo)線來做電 性連接，才能發(fā)揮所期望的功能。由于集成電路的制作向超大規(guī)模集成電路(ULSI)發(fā)展，其內(nèi)部的電路密度越來 越大，隨著芯片中所含元件數(shù)量不斷增加，實際上就減少了表面連線的可用空間。這一問題 的解決方法是采用多層金屬導(dǎo)線設(shè)計，利用多層絕緣層和導(dǎo)電層相互疊加的多層連接，這 其中就需要制作大量的接觸孔。例如在公開號為“CN1731286A”名稱為“射頻器件產(chǎn)品的通孔刻蝕方法”的中國專 利中公開了 一種通孔刻蝕方法。參考圖1至4所示的接觸孔形成方法的示意圖。其中，如圖1所示，半導(dǎo)體基底 100包括氮化鈦材料的導(dǎo)電層105，在導(dǎo)電層105表面覆蓋有一層刻蝕停止層110，該層一般 采用氮化硅材料，其與后面形成的氧化硅材料的層間介質(zhì)層的刻蝕速率不同，因此可以起 到刻蝕停止層的作用，以防止過刻蝕對導(dǎo)電層的損傷。在半導(dǎo)體基底100的刻蝕停止層110 表面覆蓋有一層層間介質(zhì)層120，一般為氧化硅層，該層既可以在電學(xué)上隔離器件和互連金 屬層，又可以在物理上將器件與可移動粒子等雜質(zhì)源隔離開。在形成層間介質(zhì)層120后，一 般需進行化學(xué)機械研磨，使之平坦化。如圖2所示，利用光刻及刻蝕技術(shù)在半導(dǎo)體基底100的對應(yīng)位置處進行主刻蝕，主 刻蝕停止在刻蝕停止層110表面。在該刻蝕步驟中，在刻蝕停止層110表面容易殘留中間 介質(zhì)層，該中間介質(zhì)層的殘留物會影響到對刻蝕停止層110的刻蝕，因此通常需要進行下 面的過刻蝕步驟。如圖3所示，利用光刻及刻蝕技術(shù)在半導(dǎo)體基底的對應(yīng)位置處進行過刻蝕，過刻 蝕停止在刻蝕停止層110內(nèi)，例如過刻蝕掉刻蝕停止層厚度的2/3。這樣就可以將刻蝕停止 層110表面殘留的中間介質(zhì)層120去除干凈。如圖4所示，將導(dǎo)電層105上的刻蝕停止層110刻蝕干凈。該步具體利用二氟甲 烷CH2F2、氧氣02和氮氣N2的混合氣體，選擇對氧化膜高的刻蝕速率選擇比去除氮氧化硅， 使接觸孔停止在下層的導(dǎo)電層105中。但是，在對利用上述方法形成的接觸孔進行測試，發(fā)現(xiàn)存在對底層的導(dǎo)電層造成 損傷的問題，圖5為利用傳統(tǒng)接觸孔形成方法形成接觸孔后的半導(dǎo)體基底表面測試圖。如 圖5所示，在半導(dǎo)體基底的接觸孔底部的導(dǎo)電層105中存在損傷造成的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種接觸孔的形成方法，減少了半導(dǎo)體基底的接觸孔底部的導(dǎo)電層的缺陷。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種接觸孔的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電層上的刻蝕停止層、所述刻蝕停止層上 的層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行第一刻蝕，使得在所述層間介質(zhì)層中形成通孔；對所述刻蝕停止層進行第二刻蝕，使得在所述刻蝕停止層中形成通孔；所述第二刻蝕的刻蝕氣體包括CH2F2、02、N2,以及氟碳比大于2的氣體。可選的，所述氟碳比大于2的氣體包括CHF3和C4F8中的至少一種?？蛇x的，CH2F2的流量為:10sccm 至 lOOsccm, CHF3 的流量為:10sccm 至 lOOsccm, C4F8的流量為:5sccm至50sccm，02的流量為10sccm至lOOsccm, N2的流量為10sccm至 lOOsccm?？蛇x的，所述第二刻蝕的反應(yīng)腔室壓力為10mTorr至lOOmTorr。可選的，所述第二刻蝕的電源功率為100w至500W?？蛇x的，所述第一刻蝕的刻蝕氣體包括CF4、CHF3、02和Ar。可選的，CF4的流量為 50sccm 至 200sccm，CHF3 的流量為 lOsccm 至 lOOsccm，02 的 流量為 lOsccm 至 lOOsccm, Ar 的流量為 lOOsccm 至 500sccm?？蛇x的，所述第一刻蝕的反應(yīng)腔室壓力為lOOmTorr至500mTorr?？蛇x的，所述第一刻蝕的電源功率為1500-3000W。和現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點是通過去掉在形成接觸孔的步驟中的對層間介質(zhì)層的過刻蝕步驟，從而減小了接觸 孔底部的導(dǎo)電層的損傷，并且通過對刻蝕停止層的第二刻蝕步驟的改進，具體在第二刻蝕 中增加了氟碳比大于2的氣體，這樣使得刻蝕氣體中的氟含量增加，這樣提高了對層間介 質(zhì)層的刻蝕速率，提高了層間介質(zhì)層和刻蝕停止層的刻蝕選擇比，使得沒有層間介質(zhì)層的 過刻蝕步驟情況下仍然可以有效的去除層間介質(zhì)層，并且不會影響到后續(xù)的對刻蝕停止層 的刻蝕效果，同時減小了對接觸孔底部的導(dǎo)電層的損傷缺陷。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖4為傳統(tǒng)的接觸孔形成方法的示意圖；圖5為利用傳統(tǒng)接觸孔形成方法形成接觸孔后的半導(dǎo)體基底表面測試圖；圖6為本發(fā)明的形成接觸孔的方法的流程圖；圖7至圖9為本發(fā)明的形成接觸孔的方法的示意圖；圖10為利用本發(fā)明的接觸孔形成方法形成接觸孔后的半導(dǎo)體基底表面測試圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。在半導(dǎo)體器件的制造中，通常需要利用多層絕緣層和導(dǎo)電層相互疊加的多層連接 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)半導(dǎo)體器件中的多層金屬導(dǎo)線設(shè)計。在這其中就需要制作大量的接觸孔，例如柵 /源/漏上的接觸孔及金屬導(dǎo)線上的接觸孔。在形成接觸孔的過程中，現(xiàn)有技術(shù)中為了將中間介質(zhì)層去除干凈，對中間介質(zhì)層 刻蝕的過程通常包括主刻蝕和過刻蝕，主刻蝕停止在刻蝕停止層表面，過刻蝕停止在刻蝕 停止層內(nèi)，但是發(fā)明人對形成接觸孔后的半導(dǎo)體基底進行檢測發(fā)現(xiàn)如圖5所示，在半導(dǎo)體 基底的接觸孔底部的導(dǎo)電層，例如柵/源/漏極或金屬導(dǎo)線中存在損傷造成的缺陷。因此本發(fā)明提供了一種接觸孔的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電層上的刻蝕停止層、所述刻蝕停止層上 的層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行第一刻蝕，使得在所述層間介質(zhì)層中形成通孔；對所述刻蝕停止層進行第二刻蝕，使得在所述刻蝕停止層中形成通孔；所述第二刻蝕的刻蝕氣體包括CH2F2、02、N2,以及氟碳比大于2的氣體?？蛇x的，所述氟碳比大于2的氣體包括CHF3和C4F8中的至少一種。可選的，CH2F2的流量為IOsccm 至 IOOsccm, CHF3 的流量為IOsccm 至 IOOsccm, C4F8的流量為:5sccm至50sccm，O2的流量為IOsccm至IOOsccm, N2的流量為IOsccm至 IOOsccm0可選的，所述第二刻蝕的反應(yīng)腔室壓力為10mTorr至IOOmTorr?？蛇x的，所述第二刻蝕的電源功率為IOOw至500W。可選的，所述第一刻蝕的刻蝕氣體包括CF4、CHF3> O2和Ar。可選的，CF4的流量為 50sccm 至 200sccm，CHF3 的流量為 IOsccm 至 lOOsccm，O2 的 流量為 IOsccm 至 lOOsccm, Ar 的流量為 IOOsccm 至 500sccm?？蛇x的，所述第一刻蝕的反應(yīng)腔室壓力為100mTorr至500mTorr?？蛇x的，所述第一刻蝕的電源功率為1500-3000W。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過去掉在形成接觸孔的步驟中的對層間介質(zhì)層的過刻 蝕步驟，從而減小了接觸孔底部的導(dǎo)電層的損傷，并且通過對刻蝕停止層的第二刻蝕步驟 的改進，具體在第二刻蝕中增加了氟碳比大于2的氣體，這樣使得刻蝕氣體中的氟含量增 加，這樣提高了對層間介質(zhì)層的刻蝕速率，提高了層間介質(zhì)層和刻蝕停止層的刻蝕選擇比， 使得沒有層間介質(zhì)層的過刻蝕步驟情況下仍然可以有效的去除層間介質(zhì)層，并且不會影響 到后續(xù)的對刻蝕停止層的刻蝕效果，同時減小了對接觸孔底部的導(dǎo)電層的損傷。在下面實施例中以金屬導(dǎo)線上的接觸孔為例進行說明。實施例一圖6為本發(fā)明的形成接觸孔的方法的流程圖；圖7至圖9為本發(fā)明的形成接觸孔的方法的示意圖。下面參考圖6-圖9對本發(fā)明的形成接觸孔的方法進行說明。SllO 提供半導(dǎo)體基底，其包括導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電層上的刻蝕停止層、所述刻蝕停 止層上的層間介質(zhì)層。具體的，參考圖7，提供半導(dǎo)體基底100，半導(dǎo)體基底100可以是單晶、多晶或者非 晶結(jié)構(gòu)的硅(Si)或硅鍺(SiGe)結(jié)構(gòu)；也可以是混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、砷化鎵、磷 化鎵、銻化銦、磷化銦、砷化銦、或銻化鎵；也可以是絕緣層上具有半導(dǎo)體材料層的結(jié)構(gòu)，例 如絕緣體上硅(SOI)；還可以是合金半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。雖然在此描述了形成半導(dǎo)體襯底的幾個 示例，但是可以作為半導(dǎo)體襯底的任何結(jié)構(gòu)均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。半導(dǎo)體基底100包括導(dǎo)電層105，例如多晶硅層、金屬層或金屬化合物層。在導(dǎo)電 層105上具有刻蝕停止層110，例如氮化硅層。在刻蝕停止層110上具有層間介質(zhì)層120， 例如用TEOS做原料形成的氧化硅層或者氮氧化硅層。因為刻蝕停止層110與層間介質(zhì)層 120的材料不同，刻蝕速率也不同，因此可以通過對刻蝕停止層110選擇性的刻蝕，從而刻 蝕停止層Iio可以起到刻蝕停止的作用，以防止過刻蝕對導(dǎo)電層的損傷。層間介質(zhì)層120 既可以在電學(xué)上隔離器件和互連金屬層，又可以在物理上將器件與可移動粒子等雜質(zhì)源隔 離開，起到層與層之間絕緣作用，因此層間介質(zhì)層120還可以是其它的絕緣材料。S120 對所述層間介質(zhì)層120進行第一刻蝕，使得在所述層間介質(zhì)層120中形成通 孔。具體的，參考圖8，在介質(zhì)層上120上形成掩膜層并進行光刻，形成掩膜圖案(未圖 示)。然后，對掩模圖案沒有覆蓋的層間介質(zhì)層120的位置進行刻蝕。刻蝕利用CF4、CHF3、 O2和Ar的混合氣體。其中，CF4的流量為50-200sccm, CHF3的流量為lO-lOOsccm，O2的流 量為10—100sccm，Ar的流量為100sccm-500sccm，反應(yīng)腔室壓力為100_500mTorr，電源功 率為1500-3000W，刻蝕時間為20-200S。該步刻蝕停止在刻蝕停止層110的上表面，也就是 僅對層間介質(zhì)層120刻蝕。因為刻蝕停止層110和層間介質(zhì)層120的材料不同，因此刻蝕速率也不同，傳統(tǒng)對 刻蝕停止層Iio刻蝕的方法對層間介質(zhì)層120刻蝕的速率很慢，因此如果在刻蝕停止層110 表面殘留層間介質(zhì)層120，還采用傳統(tǒng)方法對刻蝕停止層110刻蝕，就會存在殘留層間介質(zhì) 層120的位置和其它位置刻蝕速率不一致，最終影響刻蝕停止層110的刻蝕效果。因此在 現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止層間介質(zhì)層120去除不干凈影響后面對刻蝕停止層110刻蝕的效果， 通常接著進行一步過刻蝕，將刻蝕停止層110刻蝕掉一部分厚度，例如2/3，這樣保證層間 介質(zhì)層120被去除干凈。而本發(fā)明的發(fā)明人認為這樣會造成對下層導(dǎo)電層的損傷，因此在 本發(fā)明中通過對刻蝕停止層步驟的改進，從而解決了上述問題，具體的步驟請繼續(xù)參考下 面說明。S130 對所述刻蝕停止層110進行第二刻蝕，使得在所述刻蝕停止層110中形成通 孔。具體的，參考圖9，對刻蝕停止層110進行刻蝕。刻蝕利用CH2F2、CHF3、C4F8、氧氣O2 和氮氣N2的混合氣體。其中，CH2F2的流量為10-—100sccm,CHF3的流量為10—100sccm， C4F8的流量為5—50sccm，02的流量為10-100sccm，N2的流量為lO-lOOsccm，反應(yīng)腔室壓 力為10-100mTorr，電源功率為100w_500W，刻蝕時間為20_100s。這樣就將刻蝕停止層110 去除，形成了接觸孔100a。
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當(dāng)然，在其它實施例中，第二刻蝕的刻蝕氣體還可以包括其它氟碳比大于2的氣 體。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在對刻蝕停止層110刻蝕的步驟中增加了氟碳比大于2 的氣體，例如=CHF3和C4F8，其對刻蝕停止層刻蝕的速率大于氟碳比為2的氣體，例如CH2F2， 而現(xiàn)有技術(shù)中通常采用氟碳比為2的氣體，因此本發(fā)明中增加了對層間介質(zhì)層120的刻蝕 速率，這樣如果在刻蝕停止層110上存在層間介質(zhì)層120的殘留物，則可以通過該步的刻蝕 去除層間介質(zhì)層120的殘留物，并且不會影響對刻蝕停止層110刻蝕的效果，本發(fā)明還通過 降低電源功率避免了高功率對刻蝕停止層110的轟擊，因為轟擊力量越大對導(dǎo)電層105造 成的損傷越大。另外還通過調(diào)整該步驟中的氣體流量，補償了因為功率減小造成的刻蝕速 率下降，從而使得時間與傳統(tǒng)的去除刻蝕停止層的時間相當(dāng)，保證刻蝕的效率。綜上所述，本發(fā)明去除了傳統(tǒng)的接觸孔形成步驟中的對層間介質(zhì)層120的過刻蝕 步驟，在對刻蝕停止層Iio刻蝕的同時去除層間介質(zhì)層120的殘余物，并且降低對刻蝕停止 層110進行刻蝕的功率，而通過增加刻蝕氣體來補償降低功率造成的刻蝕速率的降低，因 此就減少了因為過刻蝕對導(dǎo)電層的損傷，并且減少了工藝步驟，節(jié)省了時間，降低了成本。圖10為利用本發(fā)明的接觸孔形成方法形成接觸孔后的半導(dǎo)體基底表面的測試 圖，從圖10中可以清楚的看出，利用本發(fā)明的形成接觸孔的方法使得接觸孔底部的導(dǎo)電層 的缺陷明顯減少，因此本發(fā)明取得了有益的技術(shù)效果。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi) 容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單 修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種接觸孔的形成方法，其特征在于，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電層上的刻蝕停止層、所述刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行第一刻蝕，使得在所述層間介質(zhì)層中形成通孔；對所述刻蝕停止層進行第二刻蝕，使得在所述刻蝕停止層中形成通孔；所述第二刻蝕的刻蝕氣體包括CH2F2、O2、N2，以及氟碳比大于2的氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述氟碳比大于2的氣體包 括CHF3和C4F8中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，CH2F2的流量為=IOsccm至 IOOsccm, CHF3 的流量為IOsccm 至 100sccm，C4F8 的流量為5sccm 至 50sccm，O2 的流量為 IOsccm 至 lOOsccm，N2 的流量為IOsccm 至 lOOsccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第二刻蝕的反應(yīng)腔室 壓力為IOmTorr 至 IOOmTorr。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第二刻蝕的電源功率 為 IOOw 至 500ffo
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的刻蝕氣體 包括CF4、CHF3、02 和 Ar。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，CF4W流量為50sCCm至 200sccm, CHF3 的流量為 IOsccm 至 lOOsccm，O2 的流量為 IOsccm 至 lOOsccm，Ar 的流量為 IOOsccm 至 500sccmo
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的反應(yīng)腔室 壓力為IOOmTorr 至 500mTorr。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的接觸孔的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕的電源功率 為 1500-3000W。全文摘要
本發(fā)明提供了一種接觸孔的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底，其包括導(dǎo)電層、所述導(dǎo)電層上的刻蝕停止層、所述刻蝕停止層上的層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行第一刻蝕，使得在所述層間介質(zhì)層中形成通孔；對所述刻蝕停止層進行第二刻蝕，使得在所述刻蝕停止層中形成通孔；所述第二刻蝕的刻蝕氣體包括CH2F2、O2、N2，以及氟碳比大于2的氣體。本發(fā)明的接觸孔的形成方法，減少了對半導(dǎo)體基底的接觸孔底部的導(dǎo)電層的損傷。
文檔編號H01L21/768GK101894791SQ20091008463
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者張海洋, 王新鵬, 符雅麗 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司