雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的刻蝕方法技術

本發明專利技術公開了一種雙大馬士革結構中BARC的刻蝕方法，通過采用包括H2、Ar和CxFy系氣體的混合氣體作為刻蝕氣體，并且H2和Ar為主刻蝕氣體，CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體；由于H2對光阻有較高的刻蝕率，而對下層氧化層的刻蝕率幾乎為零，從而減少了過刻蝕對ULK絕緣層的損傷；且由于Ar在蝕刻過程中增加了等離子體對BARC的轟擊作用，這樣對氧化層無損耗而克服了由于在不同圖案區域以及晶片中間、周邊蝕刻率的差異而引起的深度差；從而大幅減少整個晶片下層的氧化層的損失，提高了整個蝕刻深度的均勻性，同時在保證光阻圖案高度真實的被轉移到BARC層且無殘留的情況下，減小了光阻的消耗而提高了蝕刻工藝的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造
，尤其涉及一種。
技術介紹
隨著半導體制造工藝的發展，半導體芯片的面積越來越小，同時，在一個半導體芯片上的半導體器件的數量也越來越多。為了減小電路的Re延時，采用了銅代替鋁作為半導體后段(BE0L，Back End Of Line)的金屬互連線，并使用介電常數小的材料作為金屬絕緣層。 由于銅難以被刻蝕，因此傳統上用于形成鋁金屬布線的刻蝕技術對于銅來說是不適用的。為此，一種被稱為雙大馬士革(Dual Damascene)結構的布線方式被開發出來。所謂雙大馬士革結構工藝是指現在介質層中開出互連溝槽和通孔，然后通過電鍍或化學鍍銅在互連溝槽和通孔中淀積銅，再利用化學機械拋光(CMP)將過填的銅磨去。當半導體技術進入到40納米以下技術節點，在后段一倍設計規格雙大馬士革結構(IXDD)中，為了提高金屬絕緣層的絕緣效果，普遍采用超低介電常數(ULK，Ultra Low K)材料作為金屬絕緣層。由于ULK絕緣層中含有大量多孔(porous)結構，因此在等離子體刻蝕過程中ULK絕緣層很容易被損壞而導致翅曲(bowing) /扭曲(kinks)等不利后續填充，以及金屬斷開和金屬短接等一系列不利電性和良率的因數。這就要求在刻蝕過程中選擇盡可能小傷害ULK絕緣層的步驟，同時也要求更穩定的刻蝕深度均勻度控制，在保證安全刻蝕余度(Process Window)的同時,來減少主刻蝕(Main etch)后的過刻蝕(Over etch)的百分比，以減少對ULK絕緣層的損壞。在雙大馬士革工藝，開底部抗反射涂層(BARC, BottomAnti-Reflective Coating)是一個非常重要的步驟。目前開BARC的刻蝕工藝普遍采用的是基于CxFy和CxHyFz的等離子刻蝕，這類氣體使光阻對下面的氧化層的刻蝕選擇比較低(通常在2:1以下)。為克服由于在不同圖案(例如稀疏區(ISO)/密集區(Dense))以及晶片中間、周邊刻蝕率的差異而引起的深度差，需要必要的過刻蝕來保證BARC刻蝕完全性。目前開BARC的刻蝕工藝請參考圖IA及圖IB，結合IA及圖IB，目前的BARC刻蝕工藝具體地包括以下步驟SI :提供半導體襯底，其中所述半導體襯底上已經從下至上依次制備好第一金屬層、刻蝕阻擋層103、第一介質層104、第二介質層105、第一硬掩模層106、第二硬掩模層107、以及第三硬掩模層108，其中在所述第一硬掩模層106、第二硬掩模層107以及第三硬掩模層108中形成開槽，并且BARC 109填充所述開槽并覆蓋在所述第三硬掩模層108上，且所述BARC 109上覆蓋有圖形化的光阻110 ;其中，所述第一金屬層包括金屬層間介質層101及位于所述金屬層間介質層101中的第一金屬102 ;所述肆意介質層104為ULK絕緣層，所述第二介質層105為二氧化硅層，所述第一硬掩模層106為SiN層，所述第二硬掩模層107為二氧化硅層，所述第三硬掩模層108為低溫氧化層；如圖IA所示；S2 以所述圖形化的光阻110為掩模，采用CxFy和CxHyFz的等離子對所述BARC109及所述第二介質層105進行刻蝕，并進行必要的過刻蝕，刻蝕完成后的器件結構圖如圖IB所示。然而，上述目前的開BARC的刻蝕工藝使得刻蝕率快的地方的氧化層被過度刻蝕過多，而刻蝕率慢的地方過度刻蝕比較少，造成刻蝕深度不均勻。具體的刻蝕情況請參考圖2A及圖2B，其中圖2A為目前的開BARC工藝在BARC打開后Dense區域的光阻/BARC剩余及氧化層損失示意圖，圖2B為目前的開BARC工藝在BARC打開后ISO區域的光阻/BARC剩余及氧化層損失示意圖，如圖2A及圖2B所示，Dense區域的光阻/BARC剩余1400埃，氧化層損失1060埃；ISO區域的光阻/BARC剩余1400埃，氧化層損失650埃。由圖2A及圖2B可知，采用目前的BARC刻蝕工藝，Dense區域與ISO區域的刻蝕深度非常不均勻(高達400埃以上的差異)因此，有必要對現有的開BARC的刻蝕工藝進行改進，以提高BARC的刻蝕效果。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，以提高BARC的刻蝕效果。為解決上述問題，本專利技術提出一種，該方法采用的刻蝕氣體包括H2、Ar和CxFy系氣體，并且其中所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體。可選的，所述CxFy系氣體包括CF4和CHF3。可選的，刻蝕氣體的流量比為H2: CF4: CHF3: Ar為200:25:25: lOOsscm。可選的，該刻蝕方法的壓力50mT。可選的，該刻蝕方法的高頻功率與低頻功率的比為1000:500W。與現有技術相比，本專利技術提供的，通過采用包括H2、Ar和CxFy系氣體的混合氣體作為刻蝕氣體，并且所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體；由于H2對光阻有較高的刻蝕率，而對下層氧化層的刻蝕率幾乎為零，從而減少了過刻蝕對ULK絕緣層的損傷；并且由于Ar在蝕刻過程中增加了等離子體對BARC的轟擊作用，這樣對氧化層無損耗而克服了由于在不同圖案(ISO/Dense)以及晶片中間、周邊蝕刻率的差異而引起的深度差；從而大幅減少整個晶片下層的氧化層的損失，并大幅提高了整個蝕刻深度的均勻性，并使得在開BARC的步驟中，在保證光阻圖案高度真實的被轉移到BARC層且無殘留的情況下，減小了光阻的消耗而提高了蝕刻工藝的可靠性。附圖說明圖IA至圖IB為目前開BARC的刻蝕工藝各步驟對應的器件結構示意圖；圖2A為目前的開BARC工藝在BARC打開后Dense區域的光阻/BARC剩余及氧化層損失示意圖；圖2B為目前的開BARC工藝在BARC打開后ISO區域的光阻/BARC剩余及氧化層損失不意圖；圖3A至圖3B為本專利技術提供的開BARC的刻蝕工藝各步驟對應的器件結構示意圖4A為采用目前的BARC刻蝕工藝獲得的器件剖面圖；圖4B為采用本專利技術提供的BARC刻蝕工藝獲得的器件剖面圖。具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本專利技術提出的作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本專利技術的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本專利技術實施例的目的。本專利技術的核心思想在于，提供一種雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的 刻蝕方法，通過采用包括H2、Ar和CxFy系氣體的混合氣體作為刻蝕氣體，并且所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體；由于H2對光阻有較高的刻蝕率，而對下層氧化層的刻蝕率幾乎為零，從而減少了過刻蝕對ULK絕緣層的損傷；并且由于Ar在蝕刻過程中增加了等離子體對BARC的轟擊作用，這樣對氧化層無損耗而克服了由于在不同圖案(ISO/Dense)以及晶片中間、周邊蝕刻率的差異而引起的深度差；從而大幅減少整個晶片下層的氧化層的損失，并大幅提高了整個蝕刻深度的均勻性，并使得在開BARC的步驟中，在保證光阻圖案高度真實的被轉移到BARC層且無殘留的情況下，減小了光阻的消耗而提高了蝕刻工藝的可靠性。本專利技術提供的采用的刻蝕氣體包括H2、Ar和CxFy系氣體，并且其中所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體。進一步地，所述CxFy系氣體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的刻蝕方法，其特征在于，該方法采用的刻蝕氣體包括H2、Ar和CxFy系氣體，并且其中所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體。

【技術特征摘要】
1.一種雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的刻蝕方法，其特征在于，該方法采用的刻蝕氣體包括H2、Ar和CxFy系氣體，并且其中所述H2和Ar為主刻蝕氣體，所述CxFy系氣體為輔助刻蝕氣體。2.如權利要求I所述的雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的刻蝕方法，其特征在于，所述CxFy系氣體包括CF4和CHF3。3.如權利要求2所述的雙大馬士革結構中底部抗反射涂層的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃君，張瑜，蓋晨光，
申請(專利權)人：上海華力微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：