开口及其形成方法技术

一种开口及其形成方法，其中，所述开口的形成方法包括：在形成开口的主刻蚀中动态调整三氟甲烷流量和偏置功率，调节刻蚀过程中产生聚合物的数量，所述三氟甲烷的流量逐渐增加，所述偏置功率逐渐降低。本发明专利技术通过对刻蚀菜单工艺参数的独立调整，在形成开口的主刻蚀中动态调整三氟甲烷流量和偏置功率，可以调节刻蚀过程中所产生聚合物的量，以此影响开口的形貌，防止现有技术的由于无法填充过厚或者形成的开口的底部扩大导致填充的金属层的方块电阻的增大的缺陷，经过本发明专利技术的工艺所形成的开口有利于提高金属层的填充质量。在此过程中，仅对刻蚀菜单中相关工艺参数作了局部调整，没有增加复杂的工艺流程，不会对产能和生产成本造成明显影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种钝化层中。技术背景随着微电子技术的迅速发展，CMOS (互补金属氧化物半导体)器件的尺寸也随 之日趋减小。目前的主流半导体工艺尺寸已达到90nm、65nm量级，相应地，对工艺技 术也不断提出新的要求。其中，在后段工艺(BEOL)的钝化层刻蚀后，需要在钝化层开 口处填充金属层形成焊垫(pad)。在器件线宽较大时，对于该开口的填充不存在技术问 题。随着开口尺寸的不断缩小，为降低金属层的方块电阻(Rs)，需要增加金属层的厚 度，这又要求形成更厚的钝化层，那么相应的钝化层的厚度要更大，这样开口的纵宽比 (aspectratio)提高，这对金属层的填充造成一定的困难。为改善金属层的填充质量，一方面可以改进金属层的淀积工艺，另一方面可以 通过改善钝化层的开口形貌以利于填充。业界对钝化层刻蚀工艺的探讨已有许多。例如 Xiaomei Bu 在"Pad etch optimization to minimize polymer” (Microelectronic Engineering Volume 77，Issues 3-4，April 2005，Piiges204-209) —文中讨论了 功率、四氟化碳 (CF4)、氧气(O2)流量对钝化层刻蚀过程中聚合物及表面形貌的影响。Jean-Francois Christaud在 “ Solvent-free plasma removal of etch polymers” (Solid State Technology Volume 42，Issue 3，March 1999) 一文中利用SF6/CHF3/He组合刻蚀成分为SiON/PSG的钝化 层。两文都讨论了刻蚀过程中聚合物的产生与去除过程。通常在刻蚀工艺中，聚合物的形成对被刻蚀结构的形貌将产生较大影响，因而 被作为调节相应结构形貌的重要手段。公开号为20070015371的美国专利申请提出了一 种在高纵宽比结构中获得平整侧壁表面的方法。其通过对刻蚀与沉积气体的精确控制来 获得可控的侧壁保护层，以得到较好的各向异性刻蚀。侧壁保护层的动态调整通过控制 氟离子和缓冲气体的量来实现，使侧壁平整度显著提高，获得较好的表面形貌。在该方 案中，主要是通过对气体组分的调节来形成侧壁保护层或对高纵宽比结构进行刻蚀，这 需要对气体组分、压强、功率进行动态调整，调整过程较为复杂，需要建立相应的理论 模型，在大规模生产中较难实现。因此，对于尺寸低于90nm的钝化层刻蚀，需要开发一种工艺过程简单，风险可 控，成本低廉，适于实际生产的刻蚀方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，能够有效改善金属层在开口内 填充的质量，避免对金属层的方块电阻等电学性能造成影响。为解决上述问题，本专利技术提供一种开口的形成方法，在形成开口的主刻蚀中动 态调整三氟甲烷流量和偏置功率，调节刻蚀过程中产生聚合物的数量，所述三氟甲烷的 流量逐渐增加，所述偏置功率逐渐降低。所述主刻蚀包括至少四个阶段，在第一个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速 率为1.2至3.4SCCm/S ；在第二个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.2至2.0SCCm/ s；在第三个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至2.4SCCm/S;在第四个阶段， 所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至2.2SCCm/S。在第一个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.6至-4.2W/S;在第二个阶段， 所述偏置功率的变化速率为-1.2至-2.0W/S;在第三个阶段，所述偏置功率的变化速率 为-0.8至-2.6W/S ；在第四个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.3至-2.8WS。所述主刻蚀包括至少四个阶段，在第一个至第四个阶段，所述三氟甲烷的流量 的增加逐渐降低；在第一个至第四个阶段，所述偏置功率的减小逐渐降低。在第一个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为2.8至3.4SCCm/S;在第二个 阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.5至2.0SCCm/S;在第三个阶段，所述三氟甲 烷的流量的变化速率为0.8至l.hccm/s;在第四个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速 率为 0.8 至 1.2sccm/s。在第一个阶段，所述偏置功率的变化速率为-3.8至-4.2W/S;在第二个阶段， 所述偏置功率的变化速率为-1.8至-1.2W/S;在第三个阶段，所述偏置功率的变化速率 为-0.8至-1.2W/S;在第四个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.3至-0.6W/S。所述主刻蚀包括至少四个阶段，在第一个至第四个阶段，所述三氟甲烷的流量 的增加逐渐提高；在第一个至第四个阶段，所述偏置功率的减小逐渐提高。在第一个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.2至1.6SCCm/S;在第二个 阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.2至1.6SCCm/S;在第三个阶段，所述三氟甲 烷的流量的变化速率为1.8至2.&CCm/S;在第四个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速 率为 2.0 至 2.4sccm/s。在第一个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.6至-l.OW/s;在第二个阶段， 所述偏置功率的变化速率为-1.6至-2.0W/S;在第三个阶段，所述偏置功率的变化速率 为-2.2至-2.6W/S ；在第四个阶段，所述偏置功率的变化速率为-2.4至-2.8W/S。所述第一个阶段时间为0至50秒；所述第二个阶段时间为50至100秒；所述第 三个阶段时间为100至150秒；所述第四个阶段时间为150至200秒。形成开口的主刻蚀的气体还包括四氟化碳、氧气和八氟环丁烷。所述四氟化碳的流量范围为50 300SCCm;所述氧气流量范围为10 IOOsccm ；所述八氟环丁烷流量范围为10 lOOsccm。在主刻蚀过程中，所述三氟甲烷流量由0逐渐增加至330 370SCCm，所述三 氟甲烷流量的增速保持恒定，为1.5 1.9SCCm/秒；所述偏置功率由900W降至500 540W,偏置功率的降低速度恒定，为-1.7 -2.1W/秒。一种如上任一方法所形成的开口。与现有技术相比，上述方案具有以下优点通过对刻蚀菜单工艺参数的独立调 整，在形成开口的主刻蚀中动态调整三氟甲烷流量和偏置功率，可以调节刻蚀过程中所 产生聚合物的量，以此影响开口的形貌，防止现有技术的由于无法填充过厚或者形成的 开口的底部扩大导致填充的金属层的方块电阻的增大的缺陷，经过本专利技术的工艺所形成 的开口有利于提高金属层的填充质量。在此过程中，仅对刻蚀菜单中相关工艺参数作了局部调整，没有增加复杂的工艺流程，不会对产能和生产成本造成明显影响。 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他目 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。附图的绘 制并未刻意按照实际比例，重点在于示出本专利技术的主旨。在附图中，为清楚明了，部分 层和区域被加以放大。图1是钝化层结构的剖面示意图2是在钝化层结构上形成图形化光刻胶层的剖面示意图3、4分别是垂直钝化层侧壁和倾斜侧壁所形成的金属层填充示意图5是本专利技术的形成钝化层开口的侧壁形貌示意图6是本专利技术第一实施例的参数调整曲线；图7、8是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开口的形成方法，其特征在于：在形成开口的主刻蚀中动态调整三氟甲烷流量和偏置功率，调节刻蚀过程中产生聚合物的数量，所述三氟甲烷的流量逐渐增加，所述偏置功率逐渐降低。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，孙武，符雅丽，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]