用于在双镶嵌应用中蚀刻底部抗反射涂覆层的方法技术

提供一种以两个步骤蚀刻双镶嵌结构中的ＢＡＲＣ层的方法。在一个实施例中，该方法包括在蚀刻反应器中提供具有过孔的衬底，该过孔填充有沉积在衬底上的ＢＡＲＣ层，将第一气体混合物供应到反应器以蚀刻填充在过孔中ＢＡＲＣ层的第一部分，并将包括ＮＨ↓［３］气体的第二气体混合物供应到反应器中以蚀刻沉积在过孔中的ＢＡＲＣ层的第二部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及半导体处理技术，更具体而言，涉及用于在双镶嵌蚀刻处理中蚀刻底部抗反射涂覆(BARC)层的方法。技术背景集成电路已经发展到能在单个芯片上包括数百万元件(例如，晶体 管、电容器和电阻器)的复杂器件。芯片设计的发展持续地要求更快的电 路和更大的电路密度。对更大的电路密度的需求需要减小集成电路元件的 尺寸。随着集成电路元件尺寸的减小(例如，亚微米尺寸)，用来制造这些 元件的材料有助于它们的电气性能。例如，低电阻的金属连线(例如，铜 和铝)提供了集成电路上元件之间导电路径。通常，金属连线通过电介质块绝缘材料而彼此电隔离。当相邻金属连 线之间的距离和/或电介质块绝缘材料的厚度具有亚微米的尺寸时，在这些 连线之间潜在地发生电容耦合。相邻金属连线之间的电容耦合会导致串扰 和/或电阻电容(RC)延迟，这会恶化集成电路的整体性能。一些集成电路元件包括多级互连结构(例如，双镶嵌结构)。通常， 双镶嵌结构具有电介质块绝缘层和诸如铜的导电层，其中一层堆叠在另一 层的顶部上。过孔和/或沟槽蚀刻到电介质块绝缘层中，并且铜导电层随后 填充到过孔和/或沟槽中，并使用诸如化学机械研磨(CMP)的处理对其进 行研磨(polish back)，因而导电材料仅仅留在过孔和/或沟槽中。在双镶 嵌方法中，过孔和沟槽都在铜之前被图案化到电介质材料层或者不同电介 质材料堆叠中。在双镶嵌处理中能使用不同的在电介质材料中蚀刻过孔和/或沟槽的处 理工序。作为图1A所示的示例性实施例，图示了用于蚀刻过孔和/或沟槽的"过孔优先"的处理工序。过孔128、 130形成在沉积在衬底102上的 电介质堆叠132中。电介质堆叠132具有特征密度较低的第一区域116 (例如，隔离的过孔130)和特征密度较高的第二区域118 (例如，密集 的过孔128)。电介质堆叠132包括研磨停止层110和沉积在电介质阻挡 层106上的电介质块绝缘层108。铜线103可以存在于沉积在电介质堆叠 132的下方、衬底102上的另一电介质堆叠或者层104中。研磨停止层IIO 和电介质阻挡层106通常由诸如SiON、 SiOC、 SiN、 SiCN、 Si02等的电 介质材料形成。电介质块绝缘层108通常由电介质常数低于4.0的电介质 材料形成，该电介质材料诸如FSG、聚合物材料、含碳的硅层(SiOC) 等。在沟槽光刻之前，底部抗反射涂覆(BARC)层112被旋涂以填充过 孔128、 130并覆盖电介质堆叠132。硬掩膜层134沉积在BARC层112上 以用作蚀刻掩膜层。使用图案化的光刻胶层114执行硬掩膜蚀刻处理以露 出下面的BARC层112。在将由光刻胶层114所限定的已经曝光的硬掩膜 层134蚀刻掉之后，在蚀刻沟槽之前通过硬掩膜层134执行BARC蚀刻处 理以清除BARC层112在过孔开口 128、 130上方的部分。然而，旋涂的 BARC层112不以相同的方式填充密集的过孔128和隔离的过孔130。通 常，隔离的过孔130比密集的过孔128更容易被填充，这导致在电介质堆 叠132上第一和第二区域116、 118之间的BRAC厚度变化较大。如图1B 所示，由于在过孔开口处的BARC层112被蚀刻掉，在BARC蚀刻处理过 程中露出在电介质堆叠132中由硬掩膜层134所限定的下面的研磨停止层 110的部分。由于电介质堆叠132顶部上的BARC层112的厚度不同，密 集过孔128上的BARC层112比BARC层112在隔离过孔130上的部分被 蚀刻更多。不均匀的BARC层112导致在随后的沟槽蚀刻处理中不均匀的 沟槽深度。如在图1C中所示，BARC层112在密集过孔128中比在隔离 过孔130中被更快地蚀刻，这导致在密集过孔128中被蚀刻的BARC层 112变成凹陷120，而在隔离过孔130中的BARC层112仍蚀刻不足和/或 留下表面122突起高于过孔130。图2A图示了 BARC层12的示例性结构，其突起表面122高于隔离过孔130。如图2B进一步所示，BARC层112的突起表面122可以形成遮蔽 效应，使得电介质块绝缘层108的与BARC层112相邻的部分被蚀刻的速 率比电介质绝缘层108的其它部分要低。这样，当硬掩膜层134和BARC 层112被剥去时，如图2C所示，围栏缺陷(fence defect) 126留在沟槽 中。BARC层的过蚀刻和/或不足凹陷(或者突起)影响沟槽和/或过孔的 尺寸和轮廓，导致连线集成度下降和IC器件的电气性能恶化。BARC蚀刻 的改进能减轻这些作用。因而，需要一种方法，其均匀地蚀刻BARC层以形成所期望的结构的 尺寸和轮廓。
技术实现思路
提供一种用于以两个步骤蚀刻双镶嵌结构中的BARC层的方法。在一 个实施例中，用于蚀刻双镶嵌结构中的BARC层的方法包括在蚀刻反应器 中提供具有过孔的衬底，该过孔填充有沉积在衬底上的BARC层，将第一 气体混合物供应到反应器中以蚀刻填充在过孔中的BARC层的第一部分， 并且将包括NH3气体的第二气体混合物供应到反应器中以蚀刻沉积在过孔 中的BARC层的第二部分。在另一实施例中，用于蚀刻双镶嵌结构中的BARC层的方法包括在蚀 刻反应器中提供具有过孔的衬底，该过孔形成在电介质块绝缘层中并填充 有BARC层，将具有&和H2的气体的第一气体混合物供应到反应器中以 蚀刻填充在过孔中的BARC层的一部分，并且将包括NH3、 CO和02的气 体的第二气体混合物供应到反应器中以蚀刻沉积在过孔中的BARC层的其 余部分至预定的深度。在又一实施例中，用于蚀刻在双镶嵌结构中的BARC层的方法包括在 蚀刻反应器中提供具有过孔的衬底，该过孔形成在电介质块绝缘层中并填 充有BARC层，其中BARC层具有沉积在其上的硬掩膜层，将具有含氟气 体的气体混合物供应到反应器中以使用图案化的光刻胶层蚀刻硬掩膜层以 露出BARC层的表面。将具有&和H2的气体的第一气体混合物供应到反 应器中以蚀刻填充在过孔中的BARC层的一部分，并将包括NH3、 CO和02气体的第二气体混合物供应到反应器中以蚀刻在过孔中的BARC层的其 余部分至预定的深度。附图说明以以上所述的本专利技术的特征被获得和能被详细理解的方式，通过参照 在附图中被图示的实施例，可以获得以上简要概括的本专利技术更具体的描 述。图1A-1C是具有隔离和密集过孔的示例性双镶嵌结构的剖视图；以及 图2A-2C是另一示例性双镶嵌结构的剖视图；图3是根据本专利技术一个实施例使用的等离子体反应器的示意横剖视图；图4是图示用于蚀刻双镶嵌结构中的BARC层的两个步骤方法的一个 实施例的处理流程图；以及图5A-5D是根据本专利技术的一个实施例依次被蚀刻的双镶嵌结构的剖视图。为了便于理解，在可行之处已经使用相同的参考标号以表示附图相同 的元件。不用进一步论述就可以想到一个实施例的元件的和特征可以有益 地结合在其它实施例中。然而，要注意，附图仅仅图示了本专利技术的示例性实施例，因而不能认 为对本专利技术的范围的限制，因为本专利技术可以允许其它等效的实施例。具体实施方式本专利技术的实施例包括两个步骤的用于蚀刻双镶嵌结构中的BARC层的 方法。该方法在蚀刻处理中促进BARC层的轮廓和尺寸，由此提高了在双 镶嵌结构中沟槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蚀刻双镶嵌结构中的ＢＡＲＣ层的方法，包括：　在蚀刻反应器中提供具有过孔的衬底，所述过孔填充有ＢＡＲＣ层，所述ＢＡＲＣ层沉积在所述衬底上；　将第一气体混合物供应到所述反应器中以蚀刻填充所述过孔的所述ＢＡＲＣ层的第一部分；并 且　将包括ＮＨ↓［３］气体的第二气体混合物供应到所述反应器中以蚀刻沉积在所述过孔中的所述ＢＡＲＣ层的第二部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖莹，格拉多A戴戈迪诺，卡斯特恩施奈德，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]