專利名稱：一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電子制造工藝，尤其是一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法。
背景技術(shù)：
在圖像感應(yīng)器的接觸孔制造工藝中，包含3種類型的接觸孔。接觸孔是連接前道晶體管單元和后道金屬配線的通道，既要連接晶體管的柵極，又要連接到源漏極(柵極和源漏極有一柵的高度差)，還要連接到光電二極管。如附圖1所示，其為一般的圖像感應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖，接觸孔13連接到柵極，接觸孔14連接到源漏極，接觸孔15連接到光電二極管。上述三個接觸孔13、14、15的刻蝕結(jié)果的好壞直接影響到晶體管的特性以及產(chǎn)品的良率。
對于上述接觸孔的等離子刻蝕工藝中，要求接觸孔13和14要停在金屬硅化物11中，而接觸孔15的底部是光電二極管，沒有金屬硅化物，要求對硅刻掉約300埃，所以平衡3種接觸孔的刻蝕非常重要。而現(xiàn)有技術(shù)中對上述三種接觸孔的刻蝕經(jīng)常會產(chǎn)生如下問題，首先刻蝕不足，導(dǎo)致接觸孔不通，導(dǎo)致open不良，其次，要求接觸孔最終能停在柵極和有源區(qū)上的鈷硅化物膜層中，(鈷硅化物的剩余量要大于100埃)，而且在開發(fā)接觸孔的刻蝕條件時，考慮到成膜機(jī)成長氧化膜厚變化以及硅片面內(nèi)均勻性，還有刻蝕機(jī)刻蝕速率的變化以及硅片面內(nèi)均勻性，通常會加一定的過刻蝕時間來防止刻蝕不足而造成電路不通。但是，當(dāng)刻蝕過量時，接觸孔把硅化物刻穿，或接觸孔15對硅襯底刻蝕量過多，將會引起接觸孔的電阻變大，甚至引起器件漏電。
如何解決上述問題，提供一種可以解決因接觸孔欠刻蝕而引起的電路不通，或因過刻蝕而引起的器件漏電問題的刻蝕方法成為當(dāng)前所要解決的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，其可以解決因接觸孔欠刻蝕而引起的電路不通，或因過刻蝕而引起的器件漏電問題。
為完成以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案，種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，包括連接?xùn)艠O的接觸孔、連接源漏極的接觸孔及連接底部光電二極管的接觸孔，其上具有多層膜，包括由DARC-SION組成的防反層、氧化層、氮氧化硅組成的阻擋層，連接?xùn)艠O及源漏極的接觸孔處進(jìn)一步包括金屬硅化物層，而連接底部光電二極管的接觸孔處具有氮化硅層及底層氧化膜層，其包括以下步驟第一步，防反層的刻蝕；第二步，氧化膜的主刻蝕，且追加過刻蝕，保持高的氧化膜對氮氧化硅的刻蝕速率選擇比，使三種接觸孔均停留在氮氧化硅形成的阻擋層上；第三步，去除接觸孔底部的反應(yīng)生成物；第四步，刻蝕氮氧化硅阻擋層及氮化硅層，保持高的氮氧化硅/氮化硅對氧化膜及金屬硅化物的刻蝕速率選擇比，使與柵極及源漏極連接的接觸孔停止在金屬硅化物層上，而與底部光電二極管相連接的接觸孔停止在氧化膜層上；第五步，進(jìn)一步刻蝕與光電二極管連接的接觸孔下部的底部氧化膜層，保持較高的硅及金屬硅化物的刻蝕速率選擇比。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是由于在第二步氧化膜主刻蝕時，由于氧化膜對氮氧化硅高刻蝕速率選擇比，即使加一定量的過刻蝕，也能保證接觸孔停在氮氧化硅上，在第四步氮氧化膜和氮化硅主刻蝕時，由于對金屬硅化物高刻蝕速率選擇比，保證接觸孔不損傷金屬硅化物，導(dǎo)致漏電，在第五步刻蝕時，接觸孔刻掉最下層的氧化膜，與光電二極管相接，不損傷二極管硅襯底；而其他二種接觸孔不損傷金屬硅化物，導(dǎo)致漏電。


圖1為本發(fā)明圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法刻蝕的圖像感應(yīng)器的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，圖像感應(yīng)器上淀積有多層膜結(jié)構(gòu)，光電二極管12上的柵極10及源漏極處均具有金屬硅化物層11，其上具有三個接觸孔，包括連接光電二極管12的接觸孔15、連接?xùn)艠O10的接觸孔13及連接源漏極的接觸孔14，在連接光電二極管12的接觸孔15處淀積有一層底部氧化膜層8，底部氧化膜層8上具有氮化硅層7，上述氮化硅層7及底部氧化膜層8處于柵極10的一側(cè)。然后是一層由氮氧化硅組成的刻蝕阻擋層6，上述刻蝕阻擋層6處于光電二極管12的整體上方?？涛g阻擋層6上具有硼磷酸硅玻璃(BPSG)層5，其上是非摻雜氧化膜層4，接著一層是常壓氧化膜層3，然后是一層由DRAC(抗反射介電履層，Dielectric Anti-reflect Coating)-SION組成的防反層2，最上層的光刻膠層1。
由于接觸孔13、14、15的刻蝕需要從上到下依次刻多層不同的膜，所以針對不同材料的膜，需要采用不同的方法來刻蝕。請參閱圖2所示，本發(fā)明的一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，第一步進(jìn)行頂層防反層2的刻蝕，如果不把這層膜刻干凈(有氮氧化硅殘留)，將會影響到下一步氧化膜的刻蝕，發(fā)生開接觸孔中途停止。在本步刻蝕中的主要參數(shù)為上下部電極間距20mm，腔體壓力60毫托，上部功率1000瓦，下部功率1000瓦，氬氣200sccm，三氟甲烷20sccm，氧氣15sccm，背部氦氣壓力中部15托，邊緣5托。第二步進(jìn)行氧化膜的主刻蝕，包括對常壓氧化膜層3、非摻雜氧化膜層4和BPSG層5)。考慮到氧化膜淀積的膜厚變化和面內(nèi)不均勻性，以及干法刻蝕速率變化和面內(nèi)不均勻性，需要追加50％的過刻蝕，從而確保硅片面內(nèi)每個接觸孔都打開。要求通過該步刻蝕，使接觸孔13、14、15均停在底部阻擋層6上，如果刻蝕不足，會導(dǎo)致開接觸孔不良，如果不能停在氮氧化硅組成的阻擋層6上，會導(dǎo)致在下一步刻蝕時，把底下的硅化物(包括氮化硅層7及金屬硅化物11)刻穿，產(chǎn)生漏電。所以要求該步刻蝕中，氧化膜對氮氧化硅的刻蝕速率選擇比要高(大于15)，在本步中的主要參數(shù)是八氟化五碳(C5F8)，配合相應(yīng)氧氣，反應(yīng)產(chǎn)生碳?xì)?C-H)化合物，附著于各接觸孔13、14、15的側(cè)壁，保持接觸孔的垂直刻蝕，得到高的刻蝕選擇比。由于對氮氧化硅有低的刻蝕速率，即使增加刻蝕時間，也可以保證由氮氧化硅組成的阻擋層6不會被刻穿。氬氣由于原子質(zhì)量大，在下部電極的牽引下，垂直轟擊硅片被刻蝕膜層，可以防止開接觸孔不良。在本步中的主要參數(shù)為上下部電極間距20mm，腔體壓力50毫托，上部功率2000瓦，下部功率1200瓦，八氟化五碳(C5F8)12sccm，氬氣750sccm，氧氣15sccm，背部氦氣壓力中部5托，邊緣15托。第三步中將接觸孔13、14、15底部反應(yīng)生成物去除。由于在上一步刻蝕時(因?yàn)楦哌x擇比條件)產(chǎn)生大量反應(yīng)生成物，需要用氧氣灰化反應(yīng)去除這些生成物。加入氬氣稀釋氧氣比例，防止氧氣濃度過高，會反應(yīng)刻蝕掉一部分光刻膠層1(使接觸孔13、14、15的頂部開口處光刻膠的形狀變形)，導(dǎo)致在下一步刻蝕時接觸孔被刻成喇叭口樣。本步中的主要參數(shù)為上下部電極間距20mm，腔體壓力25毫托，上部功率500瓦，下部功率200瓦，氬氣200sccm，氧氣10sccm，背部氦氣壓力中部5托，邊緣15托。第四步進(jìn)行氮氧化硅組成的刻蝕阻擋層6的刻蝕。調(diào)整三氟甲烷和氧氣的比例，加上氬氣稀釋，得到較高的氮氧化硅對氧化膜的刻蝕選擇比的條件，去除氮氧化硅，使接觸孔13、14、15停在下層硅化物(包括氮化硅層7及金屬硅化物11)中。因?yàn)楦叩目涛g速率選擇比，不會傷及金屬硅化物11，導(dǎo)致漏電。本步中的主要參數(shù)上下部電極間距20mm，腔體壓力40毫托，上部功率1000瓦，下部功率200瓦，氬氣200sccm，三氟甲烷15sccm，氧氣15sccm，背部氦氣壓力中部15托，邊緣5托。最后進(jìn)行與光電二極管12連接的接觸孔15底部氧化膜層8的刻蝕。接觸孔15刻掉底部氧化膜層8，與光電二極管12相連。由于對硅及金屬硅化物刻蝕選擇比高，不會形成損傷，導(dǎo)致漏電。本步中的主要參數(shù)為上下部電極間距20mm，腔體壓力50毫托，上部功率2000瓦，下部功率1200瓦，八氟化五碳(C5F8)12sccm，氬氣750sccm，氧氣15sccm，背部氦氣壓力中部5托，邊緣15托。
綜上所述，本發(fā)明完成了發(fā)明人的發(fā)明目的，在第二步氧化膜主刻蝕時，由于氧化膜對氮氧化硅高刻蝕速率選擇比(大于15)，即使加50％過刻蝕，也能保證接觸孔13、14、15均停在氮氧化硅上，且在第四步氮氧化膜和氮化硅主刻蝕時，由于對金屬硅化物高刻蝕速率選擇比，保證接觸孔13、14不損傷金屬硅化物11，導(dǎo)致漏電，另外在第五步刻蝕時，接觸孔15刻掉最下層的氧化膜8，與光電二極管12相接，不損傷光電二極管12硅襯底；而其他二種接觸孔13、14不損傷金屬硅化物11，導(dǎo)致漏電。
權(quán)利要求
1.一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，包括連接?xùn)艠O的接觸孔、連接源漏極的接觸孔及連接底部光電二極管的接觸孔，其上具有多層膜，包括由DARC-SION組成的介質(zhì)防反層、氧化層、氮氧化硅組成的阻擋層，連接?xùn)艠O及源漏極的接觸孔處進(jìn)一步包括金屬硅化物層，而連接底部光電二極管的接觸孔處具有氮化硅層及底層氧化膜層，其包括以下步驟第一步，對于氮氧化硅組成的防反層的刻蝕；第二步，氧化膜的主刻蝕，且追加過刻蝕，保持高的氧化膜對氮氧化硅的刻蝕速率選擇比，使三種接觸孔均停留在氮氧化硅形成的阻擋層上；第三步，去除接觸孔底部的反應(yīng)生成物；第四步，刻蝕氮氧化硅阻擋層及氮化硅層，保持高的氮氧化硅/氮化硅對氧化膜及金屬硅化物的刻蝕速率選擇比，使與柵極及源漏極連接的接觸孔停止在金屬硅化物層上，而與底部光電二極管相連接的接觸孔停止在氧化膜層上；第五步，進(jìn)一步刻蝕與光電二極管連接的接觸孔下部的底部氧化膜層，保持較高的硅及金屬硅化物的刻蝕速率選擇比。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第二步中氧化膜對氮氧化硅的刻蝕速率選擇比高于15。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第二步中追加50％的過刻蝕。
4.如權(quán)利要求1或2所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于第二步刻蝕的主要參數(shù)是八氟化五碳，配合相應(yīng)氧氣，反應(yīng)產(chǎn)生碳?xì)浠衔?，附著于接觸孔的側(cè)壁，保持接觸孔的垂直刻蝕，得到高的刻蝕選擇比。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述氧化膜包括常壓氧化膜層、非摻雜氧化膜層及硼磷酸硅玻璃層。
6.如權(quán)利要求1或5所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第二步中對氧化膜的主刻蝕選用干法刻蝕。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第三步中對接觸孔底部反應(yīng)生成物的去除用氧氣灰化反應(yīng)去除，并加入氬氣作為稀釋氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第四步對氮氧化硅及氮化硅的刻蝕中，使用三氟甲烷及氧氣刻蝕。
9.如權(quán)利要求8所述的圖像感應(yīng)器接觸孔的刻蝕方法，其特征在于所述第四步對氮氧化硅及氮化硅的刻蝕中，加入氬氣為稀釋氣體。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種圖像感應(yīng)器的接觸孔的刻蝕方法，首先進(jìn)行防反層的刻蝕；接著，進(jìn)行氧化膜的主刻蝕，且追加過刻蝕，保持高的氧化膜對氮氧化硅的刻蝕速率選擇比，使三種接觸孔均停留在氮氧化硅形成的阻擋層上；然后，去除接觸孔底部的反應(yīng)生成物；再接著刻蝕氮氧化硅阻擋層及氮化硅層，使與柵極及源漏極連接的接觸孔停止在金屬硅化物層上，而與底部光電二極管相連接的接觸孔停止在氧化膜層上；最后進(jìn)一步刻蝕與光電二極管連接的接觸孔下部的底部氧化膜層。通過上述方法，可以解決因接觸孔欠刻蝕而引起的電路不通，或因過刻蝕而引起的器件漏電問題。
文檔編號H01L21/311GK1779922SQ20041008465
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者呂煜坤 申請人:上海華虹Nec電子有限公司