專利名稱：半導體元器件的干蝕刻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體元器件的制造技術，尤其是指一種半導體元器件的干蝕刻方法。
背景技術：
近年來，隨著半導體元器件制造技術的飛速發(fā)展，干蝕刻(Dry Etch)技術已經(jīng) 被廣泛地應用在半導體元器件的制造工藝之中。例如，在半導體元件制造技術中的有效 區(qū)域(AA，Active Area)的光刻工藝中，一般先在硅基底材料上依次形成SiO2(undoped silicon glass)層、黑鉆石(BD，Black Diamond)低介電常數(shù)(Low-K)絕緣材料層、頂層 (Cap layer)、含 Si 的底部抗反射(Si-BARC，Bottom Anti-Reflective Coating)層和光阻 (PR，Photo Resist)層，然后先對所述I3R層和Si-BARC層進行蝕刻，再對頂層和黑鉆石低 介電常數(shù)絕緣材料層進行蝕刻。通常情況下，所述對頂層和黑鉆石低介電常數(shù)絕緣材料層 的蝕刻過程被稱之為主蝕刻(ME，Main Etch)過程。在主蝕刻過程后，再通過各種清洗方法 去除(Strip)上述主蝕刻過程中所產(chǎn)生的殘留物。但是，在使用上述干蝕刻工藝進行蝕刻時，例如，在45nm制造技術的第一金屬連 接層(Ml)干蝕刻工藝中，由于頂層氧化物與各個薄膜層或低介電常數(shù)(Low-K)材料之間 的蝕刻速率不同，從而使得在上述干蝕刻工藝中存在頂層收縮(Cap layer Shrinkage)或 弓形輪廓(Bowing Profile)的問題。圖1為現(xiàn)有技術中的頂層輪廓的效果示意圖。如圖 1所示，上述的弓形輪廓將導致有效區(qū)域較小，而且難于通過物理氣相沉積(PVD)進行隔離 物沉積(BarrierD印ositon)和難于進行電化學電鍍(Electrical Chemical Plating)，因 此將對半導體元器件的電學性能帶來不利的影響。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導體元器件的干蝕刻方法，從而解 決頂部收縮和弓形輪廓的問題，使得所形成的頂層具有較好的輪廓。為達到上述目的，本發(fā)明中的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種半導體元器件的干蝕刻方法，該方法包括在硅基底材料上依次形成SiO2層、低介電常數(shù)絕緣材料層、頂層、含Si的底部抗 反射層和光阻層；對含Si的底部抗反射層和光阻層進行蝕刻后，對頂層和低介電常數(shù)絕緣材料層 進行蝕刻，并去除蝕刻過程中產(chǎn)生的殘留物；對由于進行所述蝕刻后而暴露出的頂層進行氟氣處理，使得在對頂層進行蝕刻的 同時不對頂層之下的低介電常數(shù)材料進行蝕刻；去除對頂層進行蝕刻時所產(chǎn)生的殘留物。在對頂層進行氟氣處理時，使用高的源功率，所使用的偏轉功率為零。在對頂層進行氟氣處理時，所使用的源功率為800 1500瓦。
在對頂層進行氟氣處理時，所使用的源功率為1000瓦。在對頂層進行氟氣處理時，使用一氧化碳或氮氣作為稀釋氣體。當使用一氧化碳作為稀釋氣體時，所述一氧化碳的流量為300 400標準毫升/分鐘。在對頂層進行氟氣處理時，使用CF4或CHF3作為蝕刻氣體。當使用CF4作為蝕刻氣體時，所述CF4的流量為50 80標準毫升/分鐘。當使用CF4作為蝕刻氣體時，所述CF4的流量為60標準毫升/分鐘。當使用一氧化碳作為稀釋氣體，并使用CF4作為蝕刻氣體時，CF4與一氧化碳的流 量的比值小于0.2綜上可知，本發(fā)明中提供了一種半導體元器件的干蝕刻方法。在所述半導體元器 件的干蝕刻方法中，由于在所述主蝕刻過程之后，進行了上述的氟氣處理，從而解決了頂部 收縮和弓形輪廓的問題，使得所形成的頂層具有較好的輪廓，可大大提高半導體元器件的 電學性能。


圖1為現(xiàn)有技術中的頂層輪廓的效果示意圖。圖2為本發(fā)明中半導體元器件的干蝕刻方法的流程示意圖。圖3為使用本發(fā)明的氟氣處理方法后的頂層輪廓的效果示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點表達得更加清楚明白，下面結合附圖及具體 實施例對本發(fā)明再作進一步詳細的說明。圖2為本發(fā)明中半導體元器件的干蝕刻方法的流程示意圖。如圖2所示，本發(fā)明 中所提供的半導體元器件的干蝕刻方法包括如下所述的步驟步驟201，在硅基底材料上依次形成SiO2層、低介電常數(shù)(Low-K)絕緣材料層、頂 層、Si-BARC層和PR層。在本步驟中，所述低介電常數(shù)絕緣材料層是由具有較低的介電常數(shù)K的介質材料 形成的介質層。在常用的半導體制造工藝中，Low-K材料的K值可以約等于3 ；通常情況下， Low-K材料的K值一般都小于或等于2. 8。在本發(fā)明的技術方案中，所述的低介電常數(shù)絕緣 材料層可以是黑鉆石低介電常數(shù)絕緣材料層。步驟202，對I3R層和Si-BARC和進行蝕刻后，進行主蝕刻過程。在本步驟中，首先對所述I3R層和Si-BARC層進行蝕刻，然后再對頂層和黑鉆石低 介電常數(shù)絕緣材料層進行蝕刻。通常情況下，所述對頂層和低介電常數(shù)絕緣材料層的蝕刻 過程被稱之為主蝕刻(ME，Main Etch)過程。在主蝕刻過程后，再通過各種清洗方法去除 (Strip)上述蝕刻過程中所產(chǎn)生的殘留物。在本步驟中，所述對I3R層和Si-BARC和進行蝕 亥IJ，以及進行主蝕刻過程，均可使用本領域中常用的蝕刻技術或方法進行蝕刻，具體的蝕刻 技術或方法在此不再贅述。步驟203，對頂層進行氟氣處理(Fluorine gas treatment)。在本步驟中，將對由于進行上述蝕刻后而暴露出的頂層進行氟氣處理，使得在對頂層進行蝕刻的同時不對頂層之下的低介電常數(shù)材料進行蝕刻。所述氟氣處理方法是一種 等離子體蝕刻方法，所述氟氣處理方法可以具有以下所述的特點1)所使用的源功率(Source Power)較高，但所使用的偏轉功率(BiasPower)為 零，即不使用偏轉功率。其中，高的源功率可以使得用于蝕刻的離子濃度比較大，可以提高 對頂層的蝕刻速率；同時，由于偏轉功率為0，則等離子體的離子轟擊效果較弱，從而使得 可有效得對頂層進行蝕刻，而不會對頂層之下的低介電常數(shù)材料進行蝕刻。
在本發(fā)明的技術方案中，所使用的源功率可以為800 1500瓦(W)，較佳的，所使 用的源功率為1000W.2)使用一氧化碳(CO)或氮氣(N2)作為稀釋氣體(Dilute gas)。在現(xiàn)有技術中，一般使用氬氣(Ar)或氦氣(He)作為稀釋氣體，但在本發(fā)明的技術 方案中，將不使用Ar或He，而使用CO或N2作為稀釋氣體，從而可有效提高頂層對頂層下的 低介電常數(shù)材料的選擇比(即蝕刻速率的比值)，使得在蝕刻過程中對頂層的蝕刻速率大 于對頂層之下的低介電常數(shù)材料的蝕刻速率。較佳的，在本發(fā)明的技術方案中，所使用的稀 釋氣體為C0，所述CO的流量為300 400標準毫升/分鐘(sccm)；較佳的，所述CO的流量 為 300sccmo3)使用CF4或CHF3作為蝕刻氣體，由于上述蝕刻氣體中氟的含量比較高，因此可 有效提高氧化物對低介電常數(shù)材料的選擇比，即提高頂層對頂層下的低介電常數(shù)材料的選 擇比。在本發(fā)明的技術方案中，所使用的蝕刻氣體為CF4，所述CF4的流量為50 SOsccm ； 較佳的，所述CF4的流量為60SCCm。此外，當使用CO作為稀釋氣體，并使用CF4作為蝕刻氣 體時，CF4與CO的流量的比值小于0. 2。在本發(fā)明的技術方案中，所述的氟氣處理方法可以只具有特點1)，也可以只具有 特點1)和2)或只具有特點1)和3)。步驟204，去除上述對頂層進行蝕刻過程中的殘留物。在本發(fā)明的技術方案中，可通過本領域中常用的清洗方法或其他的處理方法去除 上述對頂層進行蝕刻過程中的殘留物，在此不再贅述。圖3為使用本發(fā)明的氟氣處理方法后的頂層輪廓的效果示意圖。如圖3所示，在使 用上述氟氣處理方法后，頂層收縮(Cap layer shrinkage)和弓形輪廓(Bowing profile) 的問題得到了很大的改善，所形成的頂層具有較好的輪廓。綜上可知，在本發(fā)明所提供的上述半導體元器件的干蝕刻方法中，由于在所述主 蝕刻過程之后，進行了上述的氟氣處理，從而解決了頂部收縮和弓形輪廓的問題，使得所形 成的頂層具有較好的輪廓，可大大提高半導體元器件的電學性能。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護 范圍之內。
權利要求
一種半導體元器件的干蝕刻方法，其特征在于，該方法包括在硅基底材料上依次形成SiO2層、低介電常數(shù)絕緣材料層、頂層、含Si的底部抗反射層和光阻層；對光阻層和含Si的底部抗反射層進行蝕刻后，對頂層和低介電常數(shù)絕緣材料層進行蝕刻，并去除蝕刻過程中產(chǎn)生的殘留物；對由于進行所述蝕刻后而暴露出的頂層進行氟氣處理，使得在對頂層進行蝕刻的同時不對頂層之下的低介電常數(shù)材料進行蝕刻；去除對頂層進行蝕刻時所產(chǎn)生的殘留物。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在對頂層進行氟氣處理時，使用高的源功率，所使用的偏轉功率為零。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于在對頂層進行氟氣處理時，所使用的源功率為800 1500瓦。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于在對頂層進行氟氣處理時，所使用的源功率為1000瓦。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于在對頂層進行氟氣處理時，使用一氧化碳或氮氣作為稀釋氣體。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于當使用一氧化碳作為稀釋氣體時，所述一氧化碳的流量為300 400標準毫升/分鐘。
7.根據(jù)權利要求1或5所述的方法，其特征在于 在對頂層進行氟氣處理時，使用CF4或CHF3作為蝕刻氣體。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于當使用CF4作為蝕刻氣體時，所述CF4的流量為50 80標準毫升/分鐘。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于當使用CF4作為蝕刻氣體時，所述CF4的流量為60標準毫升/分鐘。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于當使用一氧化碳作為稀釋氣體，并使用CF4作為蝕刻氣體時，CF4與一氧化碳的流量的 比值小于0. 2。
全文摘要
本發(fā)明中公開了一種半導體元器件的干蝕刻方法，該方法包括在硅基底材料上依次形成SiO2層、低介電常數(shù)絕緣材料層、頂層、含Si的底部抗反射層和光阻層；對含Si的底部抗反射層和光阻層進行蝕刻后，對頂層和低介電常數(shù)絕緣材料層進行蝕刻，并去除蝕刻過程中產(chǎn)生的殘留物；對由于進行所述蝕刻后而暴露出的頂層進行氟氣處理，使得在對頂層進行蝕刻的同時不對頂層之下的低介電常數(shù)材料進行蝕刻；去除對頂層進行蝕刻時所產(chǎn)生的殘留物。通過使用上述的半導體元器件的干蝕刻方法，解決了頂部收縮和弓形輪廓的問題，使得所形成的頂層具有較好的輪廓，可大大提高半導體元器件的電學性能。
文檔編號H01L21/311GK101826460SQ20091004688
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權日2009年3月2日
發(fā)明者王新鵬, 黃怡 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司