一种接触孔的刻蚀方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种接触孔的刻蚀方法及复合晶圆，复合晶圆包括由下至上依次堆叠的金属层、刻蚀阻挡层和介电层；其特征在于，刻蚀方法包括：步骤S1，于介电层的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀刻蚀图案暴露出的介电层，以将暴露出的介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽刻蚀图案以暴露出更多介电层的上表面；步骤S4，重复步骤S2和步骤S3若干次，直至穿透介电层并于介电层中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透介电层后，以介电层为掩膜刻蚀穿透刻蚀阻挡层，形成连接金属层的具有阶梯结构的接触孔；能够形成由上而下呈现向外扩展的形成的阶梯结构，从而避免腐蚀性物质的残留，保证了半导体器件的性能。

Etching method for contact hole

The invention relates to the field of semiconductor technology, in particular to an etching method for contact holes and a composite wafer, which comprises a metal layer, an etching barrier layer and a dielectric layer stacked sequentially from bottom to top. The dielectric layer exposed by the etching pattern is etched by an etching process to reduce the exposed dielectric layer to a preset thickness; the etching pattern is widened to expose the upper surface of more dielectric layers; and the etching pattern is repeated for several times until the dielectric layer is penetrated and a step junction is formed in the dielectric layer. After penetrating the dielectric layer, the dielectric layer is used as a mask to etch through the barrier layer, forming a contact hole with a step structure connecting the metal layer, and forming a step structure with an outward expansion from top to bottom, thereby avoiding the residue of corrosive substances and ensuring the performance of semiconductor devices.

【技术实现步骤摘要】
一种接触孔的刻蚀方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种接触孔的刻蚀方法。
技术介绍
现有的半导体工艺中，例如32nm的闪存制备工艺中，制备接触孔采用的方法是，在晶圆表面形成光刻胶，通过曝光显影后形成具有刻蚀图案的光阻，然后采用一次刻蚀在晶圆表面形成接触孔。但是，这样形成的接触孔会存在严重的缺陷。由于采用的是一次刻蚀的工艺，很容易在各个结构的角落残留各个步骤中采用的刻蚀反应物和生成物，而这些物质的产生往往带有一定的腐蚀性，例如带有弱碱性，这样会对金属层的表面形成腐蚀，从而影响半导体器件的性能。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了一种接触孔的刻蚀方法，应用于一复合晶圆，所述复合晶圆包括由下至上依次堆叠的金属层、刻蚀阻挡层和介电层；其中，所述刻蚀方法包括：步骤S1，于所述介电层的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀所述刻蚀图案暴露出的所述介电层，以将暴露出的所述介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽所述刻蚀图案以暴露出更多所述介电层的上表面；步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3若干次，直至穿透所述介电层并于所述介电层中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透所述介电层后，以所述介电层为掩膜刻蚀穿透所述刻蚀阻挡层，形成连接所述金属层的具有所述阶梯结构的接触孔。上述的刻蚀方法，其中，所述光阻层为有机材料。上述的刻蚀方法，其中，所述步骤S3中，具体采用在氧气环境下燃烧所述光阻层的方法拓宽所述刻蚀图案上述的刻蚀方法，其中，所述步骤S3在一刻蚀机台的腔体中完成。上述的刻蚀方法，其中，在燃烧所述光阻层的过程中，所述刻蚀机台向所述腔体中不断通入氧气的同时还从所述腔体中抽取燃烧后的生成物。上述的刻蚀方法，其中，每次重复所述步骤S2减薄所述介电层的所述预设厚度相同。上述的刻蚀方法，其中，每次重复所述步骤S2减薄所述介电层的所述预设厚度不相同。上述的刻蚀方法，其中，所述步骤S1和所述步骤S2之间还包括：中间步骤，对所述光阻层具有所述刻蚀图案的侧壁进行预处理，以在所述光阻层的侧壁上形成一保护层。有益效果：本专利技术提出的一种接触孔的刻蚀方法，能够形成由上而下呈现向外扩展的形成的阶梯结构，从而避免腐蚀性物质的残留，保证了半导体器件的性能。附图说明图1为本专利技术一实施例中接触孔的刻蚀方法的步骤流程图；图2～5为本专利技术一实施例中接触孔的刻蚀方法的各个步骤形成的接触孔的结构原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步说明。实施例一在一个较佳的实施例中，如图1所示，提出了一种接触孔的刻蚀方法，应用于一复合晶圆10，复合晶圆10包括由下至上依次堆叠的金属层11、刻蚀阻挡层12和介电层13；各步骤所形成的结构可以如图2～5所示；其中，该刻蚀方法可以包括：步骤S1，于介电层13的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层1；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀刻蚀图案暴露出的介电层13，以将暴露出的介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽刻蚀图案以暴露出更多介电层13的上表面；步骤S4，重复步骤S2和步骤S3若干次，直至穿透介电层13并于介电层13中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透介电层13后，以介电层13为掩膜刻蚀穿透刻蚀阻挡层12，形成连接金属层11的具有阶梯结构的接触孔。上述技术方案中，步骤S3中，由于刻蚀图案拓宽了，这会使得介电层13原本被覆盖的部分也暴露了出来，此时若进行刻蚀，由于刻蚀速率相同，但介电层13第一次刻蚀的部分已经有所减薄，因此第二次刻蚀时，新暴露出来的部分减薄的厚度仍然与第一次刻蚀的部分减薄的总厚度存在差距，从而形成阶梯状的结构。在一个较佳的实施例中，光阻层可以为有机材料。上述实施例中，优选地，步骤S3中，具体采用在氧气环境下燃烧光阻层的方法拓宽刻蚀图案。上述实施例中，优选地，步骤S3在一刻蚀机台的腔体中完成；上述实施例中，优选地，在燃烧光阻层1的过程中，刻蚀机台可以向腔体中不断通入氧气的同时还从腔体中抽取燃烧后的生成物，从而避免燃烧后的生成物对晶圆产生影响，同时达到腔体内气压的平衡。上述技术方案中，燃烧所形成的温度可以保持在60℃左右，以避免过高的温度对晶圆的性能产生影响。在一个较佳的实施例中，每次重复步骤S2减薄介电层13的预设厚度相同。在一个较佳的实施例中，每次重复步骤S2减薄介电层13的预设厚度不相同。在一个较佳的实施例中，步骤S1和步骤S2之间还包括：中间步骤，对光阻层1具有刻蚀图案的侧壁进行预处理，以在光阻层的侧壁上形成一保护层。上述技术方案中，形成保护层还可以覆盖光阻层1的上表面；形成保护层采用的气体可以是四氟化氢，或氢气，或氩气等。综上所述，本专利技术提出的一种接触孔的刻蚀方法，复合晶圆包括由下至上依次堆叠的金属层、刻蚀阻挡层和介电层；其特征在于，刻蚀方法包括：步骤S1，于介电层的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀刻蚀图案暴露出的介电层，以将暴露出的介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽刻蚀图案以暴露出更多介电层的上表面；步骤S4，重复步骤S2和步骤S3若干次，直至穿透介电层并于介电层中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透介电层后，以介电层为掩膜刻蚀穿透刻蚀阻挡层，形成连接金属层的具有阶梯结构的接触孔；能够形成由上而下呈现向外扩展的形成的阶梯结构，从而避免腐蚀性物质的残留，保证了半导体器件的性能。通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本专利技术精神，还可作其他的转换。尽管上述专利技术提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本专利技术的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本专利技术的意图和范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触孔的刻蚀方法，应用于一复合晶圆，所述复合晶圆包括由下至上依次堆叠的金属层、刻蚀阻挡层和介电层；其特征在于，所述刻蚀方法包括：步骤S1，于所述介电层的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀所述刻蚀图案暴露出的所述介电层，以将暴露出的所述介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽所述刻蚀图案以暴露出更多所述介电层的上表面；步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3若干次，直至穿透所述介电层并于所述介电层中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透所述介电层后，以所述介电层为掩膜刻蚀穿透所述刻蚀阻挡层，形成连接所述金属层的具有所述阶梯结构的接触孔。

【技术特征摘要】
1.一种接触孔的刻蚀方法，应用于一复合晶圆，所述复合晶圆包括由下至上依次堆叠的金属层、刻蚀阻挡层和介电层；其特征在于，所述刻蚀方法包括：步骤S1，于所述介电层的上表面制备具有刻蚀图案的光阻层；步骤S2，采用一刻蚀工艺刻蚀所述刻蚀图案暴露出的所述介电层，以将暴露出的所述介电层减薄一预设厚度；步骤S3，拓宽所述刻蚀图案以暴露出更多所述介电层的上表面；步骤S4，重复所述步骤S2和所述步骤S3若干次，直至穿透所述介电层并于所述介电层中形成阶梯结构；步骤S5，于穿透所述介电层后，以所述介电层为掩膜刻蚀穿透所述刻蚀阻挡层，形成连接所述金属层的具有所述阶梯结构的接触孔。2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于，所述光阻层为有机材料。3.根据权利要求2所述的刻蚀方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡顺，谢岩，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42