半导体结构的刻蚀方法和金属互连层的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体结构的刻蚀方法和金属互连层的形成方法，其中所述半导体结构的刻蚀方法包括：提供半导体基底，所述基底上具有图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜对所述基底进行等离子刻蚀，所述等离子刻蚀工艺至少采用三种碳氟化合物为刻蚀气体；去除所述光刻胶层，形成半导体结构。采用本发明专利技术提供的半导体结构的刻蚀方法，能够有效的改善刻蚀形成的沟槽的线边缘粗糙。采用本发明专利技术提供的能够有效的改善刻蚀形成的沟槽的线边缘粗糙，形成线边缘平直的金属互连层，进而改善半导体器件的击穿电压特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种半导体结构的刻蚀方法 和金属互连层的形成方法。
技术介绍
随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求逐渐增加，半导体技术向着65nm甚至更小特征尺寸的技术节点发展，图形曝光使用的光源波长也 越来越短，例如，使用具有193nm波长的ArF激光作为光源，曝光线宽65nm 以下集成电路的关键层图案，相应的，对ArF激光感光的光刻胶材料(简称 ArF光刻胶)在光刻工艺中也得到的广泛的使用。公开号为CN101131918A的中国专利申请提供了一种用于制作半导体装 置的方法，如图1所示，半导体基底(图未示)上已形成层间绝缘膜1、镶嵌 在层间绝缘膜1中的金属接触层2和层间绝缘膜1上的层间绝缘膜3，然后在 层间绝缘层3上旋涂光刻胶层4,该光刻胶层4采用单层的ArF光刻胶；对光 刻胶层4曝光、显影后在光刻胶层4上形成沟槽的图案，以图案化的光刻胶 层4为掩膜在层间绝缘膜3中利用等离子刻蚀法刻蚀出沟槽6，所述等离子刻 蚀法采用碳氟化合物例如C4F6、 C4F8为刻蚀气体，所述沟槽6用于填充金 属以形成金属互连层。但是，由于大多数ArF光刻胶不包含酸性醇基，此类光刻胶对碱性的显 影溶液的亲和性较低，因此，ArF光刻胶相对于传统的KrF和I-线光刻胶更容 易产生线边缘粗糙(Line Edge Roughness, LER)的问题，也就是说，曝光、 显影后的光刻胶图案的线边缘呈现锯齿状的参差不齐，因此，在刻蚀过程中 光刻胶不能有效保护其下层结构，相应地导致刻蚀形成沟槽的线边缘也很粗 糙。另外，随着半导体器件特征尺寸越来越小，ArF光刻胶的厚度也越来越小， 在刻蚀过程中较薄的光刻胶层被过度刻蚀，不足够保护其下层的沟槽边缘， 也会使刻蚀形成的沟槽线边缘粗糙。图2为半导体器件中金属互连层的俯视 图，如图2所示，以边缘粗糙的ArF光刻胶图案(图未示)为掩膜刻蚀用于 镶嵌金属互连层的沟槽，图中浅色的线条为沟槽的线边缘，可见，沟槽的线边缘参差不齐、比较粗糙，这是由于ArF光刻胶层在刻蚀过程中边缘粗糙或 者较薄而导致光刻胶层下的沟槽边缘被过度刻蚀，这会造成在沟槽内形成金 属互连层后的金属连线的线宽参差不齐，将严重影响半导体器件的击穿电压。同样的，采用ArF光源进行光刻的其他半导体制造工艺中，例如栅极、 欧姆接触的形成，也会产生因ArF光刻胶的线边缘粗糙或光刻胶层较薄而导 致的刻蚀形成的图案的线边缘粗糙问题，从而对半导体器件的可靠性产生不 良的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半导体结构的刻蚀方法，能够有效的改善刻蚀 形成的图案的线边缘粗糙。本专利技术的另一目的是提供一种金属互连层的形成方法，能够有效的改善 刻蚀形成的图案的线边缘粗糙，形成线边缘平直的金属互连层，进而改善半 导体器件的击穿电压特性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种半导体结构的刻蚀方法， 包括提供半导体基底，所述基底上具有图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜对所述基底进行等离子刻蚀，所述等离子刻蚀工 艺至少采用三种碳氟化合物为刻蚀气体；去除所述光刻胶层。此外，所述三种^f友氟化合物可以包括CF4、 CHF3和C4Fs。此外，所述CF4、 CHF3和C4F8三种碳氟化合物的流量比可以为20: 1: 1。此外，所述CF4的流量可以为20至500sccm。此外，所述CHF3的流量可以为1至25sccm。此外，所述C4F8的流量可以为1至25sccm。相应的，本专利技术还提供了一种金属互连层的形成方法，包括提供具有半导体器件的基底，在所述基底上形成介质层；在所述介质层上形成图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜对所述介质层进行等离子刻蚀，从而在所述介质层中形成沟槽，所述等离子刻蚀工艺至少采用三种碳氟化合物为刻蚀气体； 去除所述光刻胶层； 在所述沟槽中形成金属互连层。此外，所述三种碳氟化合物可以包括CF4、 CHF"pC4F8。此外，所述CF4、 CHF3和C4F8三种碳氟化合物的流量比可以为20: 1: 1。 此外，所述CF4的流量可以为20至500sccm,所述CHF3的流量可以为1 至25sccm,所述C4F8的流量可以为1至25sccm。 与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本专利技术提供的半导体结构的刻蚀方法采用至少三种碳氟化合物的混合气 体作为刻蚀气体，刻蚀过程中形成的顶部聚合物足够保护其下层的图案例如 沟槽的边缘，刻蚀形成的侧壁聚合物可以有效保护沟槽侧壁并不影响沟槽的 线宽，形成较平直的线边缘，从而能够避免ArF光刻胶线边缘粗糙和光刻胶 层较薄而导致的图案例如沟槽的线边缘粗糙的问题。更进一步的，刻蚀采用的三种碳氟化合物为CF4、 CHF3和C4Fs，控制三 种碳氟化合物的流量和配比，在刻蚀过程中可以获得合适的顶部聚合物和侧 壁聚合物，能够刻蚀形成更加平直的线边缘。同样的，本专利技术提供的金属互连层的形成方法，采用至少三种碳氟化合 物的混合气体作为刻蚀气体，刻蚀用于填充金属形成金属互连层的沟槽，刻 蚀过程中形成的顶部聚合物足够保护其下层的沟槽边缘，而刻蚀形成的侧壁 聚合物可以有效保护沟槽侧壁并且不影响沟槽的线宽，因此能够有效的改善 刻蚀形成的沟槽的线边缘粗糙，形成线边缘平直的金属互连层，进而改善半 导体器件的击穿电压特性。附图说明通过附图中所示的本专利技术的优选实施例的更具体说明，本专利技术的上述及 其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本专利技术的 主旨。图1为现有技术的一种金属互连层的形成方法；图2为采用现有技术形成的金属互连层的电子显微俯视照片；图3至图7为本专利技术实施例一中金属互连层的形成方法的示意图8为本专利技术实施例 一 中形成的第 一层金属互连层的电子显微俯视照片；图9至图11为本专利技术实施例一中不同C4F8流量的刻蚀气体刻蚀出沟槽的 电子显微剖视照片；图12为本专利技术实施例一中刻蚀过程形成的聚合物的示意图13至图15为本专利技术实施例二中半导体结构的刻蚀方法的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本发 明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施 的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便 于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意 图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包 含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。本专利技术的实施例提供的半导体结构的刻蚀方法，包括 提供半导体基底，所述基底上具有图案化的光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜对所述基底进行等离子刻蚀，所述等离子刻蚀工 艺至少采用三种碳氟化合物为刻蚀气体；去除所述光刻胶层。此外，所述三种碳氟化合物可以包括CF4、 CHF3和C4F8。此外，所述CF4、 CHF3和C4F8三种碳氟化合物的流量比可以为20: 1: 1。此外，所述CF4的流量可以为20至500sccm。此外，所述CHF3的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的刻蚀方法，其特征在于，包括：　提供半导体基底，所述基底上具有图案化的光刻胶层；　以所述光刻胶层为掩膜对所述基底进行等离子刻蚀，所述等离子刻蚀工艺至少采用三种碳氟化合物为刻蚀气体；　去除所述光刻胶层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林林，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]