一種直孔刻蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直孔刻蝕的方法，用于護(hù)層刻蝕機(jī)臺中，用于包括有襯底及形成所述襯底表面的介質(zhì)層的半導(dǎo)體半成品進(jìn)行加工，所述方法包括：在所述介質(zhì)層表面上形成光刻膠層，覆蓋所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為形成于所述襯底上的含有硼和/或磷的介質(zhì)層；對所述光刻膠層進(jìn)行光刻，在所述光刻膠層上形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
【專利說明】一種直孔刻蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種直孔刻蝕方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體芯片制造過程中，各種器件的層間介質(zhì)層(ILD)—般采用純的二氧化硅或含有硼/磷的二氧化硅來制作，為使介質(zhì)層上面的金屬與介質(zhì)層下面的器件相連，需要在介質(zhì)層上特定的區(qū)域刻出接觸孔。
[0003]干法直孔刻蝕方法實現(xiàn)刻蝕接觸孔的，業(yè)界常用的機(jī)臺為Lam4500、P5000、C5200、TEL7500等，目前直孔刻蝕機(jī)臺為Lam4500及C5200。而Lam4500作業(yè)方式為陶瓷環(huán)壓著晶片作業(yè)，不能對薄片介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，而單機(jī)臺的C5200產(chǎn)能嚴(yán)重不足。在不增加成本采購新機(jī)臺的情況下，現(xiàn)有技術(shù)中采用在護(hù)層刻蝕機(jī)臺上開發(fā)直孔刻蝕。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中在護(hù)層刻蝕機(jī)臺上開發(fā)直孔刻蝕的方法如圖1所示，具體包括如下步驟:
[0005]SlOl:在一襯底上形成介質(zhì)層；
[0006]S102:在所述介質(zhì)層表面形成光刻膠層；
[0007]S103:光刻所述光刻膠層，形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；
[0008]S104:護(hù)層刻蝕氣體刻蝕所述至少一個區(qū)域；
[0009]S105:去除所述光刻膠層。
[0010]經(jīng)過步驟SlOf S105形成現(xiàn)有技術(shù)中直孔刻蝕方法形成的直孔結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
[0011]但本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題:
[0012]由于現(xiàn)有技術(shù)中采用護(hù)層刻蝕氣體，即一氟基氣體與氧氣的混合氣體的純化學(xué)反應(yīng)刻蝕方法刻蝕形成直孔，所以，采用現(xiàn)有技術(shù)刻蝕含有硼和/或磷的介質(zhì)層形成直孔時，存在刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題，進(jìn)而出現(xiàn)過刻或刻蝕不足而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢；
[0013]由于現(xiàn)有技術(shù)中采用護(hù)層刻蝕氣體，即一氟基氣體與氧氣的混合氣體的純化學(xué)反應(yīng)刻蝕方法刻蝕形成直孔，所以存在不能轟擊掉孔側(cè)壁的聚合物的技術(shù)問題，進(jìn)而導(dǎo)致孔壁傾斜；
[0014]由于現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的氟碳比例低的氟基氣體作為直孔刻蝕氣體，所以，存在直孔側(cè)壁堆積聚合物的技術(shù)問題，進(jìn)而使孔徑偏小，達(dá)不到預(yù)定孔徑大小要求的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本申請實施例通過提供一種直孔刻蝕方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕含有硼和/或磷的介質(zhì)層形成直孔時，存在刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題，實現(xiàn)了直孔刻蝕速率不受硼和/或磷的含量影響，進(jìn)而刻蝕速率穩(wěn)定的技術(shù)效果，進(jìn)而提聞了廣品的良率。
[0016]本申請實施例提供了一種直孔刻蝕方法，用于護(hù)層刻蝕機(jī)臺中，用于包括有襯底及形成所述襯底表面的介質(zhì)層的半導(dǎo)體半成品進(jìn)行加工，所述方法包括:在所述介質(zhì)層表面上形成光刻膠層，覆蓋所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為形成于所述襯底上的含有硼和/或磷的介質(zhì)層；對所述光刻膠層進(jìn)行光刻，在所述光刻膠層上形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
[0017]優(yōu)選地，所述護(hù)層刻蝕氣體包括第一氟基氣體以及氧氣。
[0018]優(yōu)選地，所述混合氣體還包括第二氟基氣體，其中，所述第二氟基氣體與所述第一氟基氣體體積流量間的比例值在O和4之間。
[0019]優(yōu)選地，所述第二氟基氣體為氟碳比例大于所述第一氟基氣體的氟基氣體。
[0020]優(yōu)選地，在所述形成至少一個直孔之后，所述方法還包括:去除所述介質(zhì)層表面剩余的所述光刻膠層。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述惰性氣體具體為氦氣或氬氣。
[0022]優(yōu)選地，所述第二氟基氣體具體為四氟化碳或六氟化二碳。
[0023]優(yōu)選地，所述利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔，具體為:在一增加射頻功率的真空環(huán)境中，利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
[0024]申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0025]1、由于采用了護(hù)層刻蝕氣體中與一惰性氣體的混合氣體進(jìn)行含硼和/或磷的介質(zhì)層進(jìn)行直孔刻蝕的技術(shù)手段，惰性氣體電離出的陽離子能對側(cè)壁的聚合物進(jìn)行物理轟擊，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕含有硼和/或磷的介質(zhì)層形成直孔時，存在刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題，進(jìn)而出現(xiàn)過刻或刻蝕不足而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，進(jìn)而，實現(xiàn)了刻蝕速率穩(wěn)定的技術(shù)效果，增加了產(chǎn)品合格率。
[0026]2、由于采用了護(hù)層刻蝕氣體中與一惰性氣體的混合氣體進(jìn)行直孔刻蝕的技術(shù)手段，惰性氣體電離出的陽離子能對側(cè)壁的聚合物進(jìn)行物理轟擊，所以有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能轟擊掉孔側(cè)壁的聚合物的技術(shù)問題，進(jìn)而導(dǎo)致孔壁傾斜，進(jìn)而實現(xiàn)了減少孔壁聚合物，孔徑一致的技術(shù)效果。
[0027]3、由于采用了增加氟碳比例大于第一氟基氣體的第二氟基氣體，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因為第一氟基氣體含碳比例大而導(dǎo)致直孔側(cè)壁堆積聚合物的技術(shù)問題，有效實現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)第一氟基氣體與第二氟基氣體調(diào)節(jié)直孔孔徑的技術(shù)效果，進(jìn)而達(dá)到孔徑要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中直孔刻蝕方法的流程圖；
[0029]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中直孔的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖3為本申請實施例中直孔刻蝕方法的流程圖；
[0031]圖4為本申請實施例中直孔的結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】
[0032]本申請實施例提供了一種直孔刻蝕方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題。
[0033]本申請實施例中的技術(shù)方案為解決上述刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題，總體思路如下:
[0034]通過在護(hù)層刻蝕機(jī)臺中，在介質(zhì)層表面上形成光刻膠層，覆蓋所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為形成于所述襯底上的含有硼和/或磷的介質(zhì)層；對所述光刻膠層進(jìn)行光刻，在所述光刻膠層上形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
[0035]實現(xiàn)了刻蝕速率不受硼和/或磷的含量影響的技術(shù)效果。
[0036]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0037]本申請實施例提供一種直孔刻蝕方法，如圖3所示，用于護(hù)層刻蝕機(jī)臺中，用于包括有襯底及形成所述襯底表面的介質(zhì)層的半導(dǎo)體半成品進(jìn)行加工，該方法包括:
[0038]S301:在所述介質(zhì)層表面上形成光刻膠層，覆蓋所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為形成于所述襯底上的含有硼和/或磷的介質(zhì)層；
[0039]具體地，在硼和/或磷介質(zhì)層表面中心涂布光刻膠，通過低速旋轉(zhuǎn)的離心力使光刻膠擴(kuò)散開，接著高速旋轉(zhuǎn)介質(zhì)層使光刻膠均勻的覆蓋介質(zhì)層表面，在具體實施例中低速旋轉(zhuǎn)為500rpm，再上升到300(T7000rpm的高速旋轉(zhuǎn)，涂布形成光刻膠，最后去邊過烘，使大部分光刻膠中的溶劑蒸發(fā)，進(jìn)而使光刻膠層干燥。
[0040]經(jīng)過S301后，工藝流程進(jìn)入S302，即:對所述光刻膠層進(jìn)行光刻，在所述光刻膠層上形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；
[0041]在具體實施例中，將刻蝕圖形底片覆蓋在介質(zhì)層表面，通過光刻形成需要刻蝕直孔的圖形窗口。
[0042]經(jīng)過S302后，工藝流程進(jìn)入S303，即:利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
[0043]具體地，直孔刻蝕流程在是將需要刻蝕的包括有襯底及形成所述襯底表面的介質(zhì)層的半導(dǎo)體半成品置于護(hù)層刻蝕機(jī)臺上，所述刻蝕機(jī)臺在一個增加射頻功率的真空腔體中，具體刻蝕流程為:
[0044]首先，設(shè)定真空腔體的壓力、混合氣體中各氣體的流量、射頻功率、及作業(yè)時間，具體實施過程中，壓力通過壓力計(manometer)來控制，流量通過質(zhì)量流量計(MFC, MassFlow Control)來控制,根據(jù)對直孔的要求,設(shè)定第一氟基氣體、氧氣以及惰性氣體的氣體流量值，具體實施例中，第一氟基氣體為護(hù)層刻蝕工藝中使用的氟基氣體，具體可以為三氟甲烷、八氟環(huán)丁烷，惰性氣體具體可以為氦氣或氬氣。射頻功率可根據(jù)刻蝕速率的需要，在O到1500瓦內(nèi)選定，作業(yè)時間則根據(jù)實際的刻蝕速率以及介質(zhì)層厚度共同決定來設(shè)定。
[0045]接著，通入混合氣體，在真空腔體內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定的穩(wěn)定值后，機(jī)器自動開啟設(shè)定好的射頻功率進(jìn)行刻蝕，到設(shè)定時間時自動停止。在刻蝕過程中，護(hù)層刻蝕氣體以化學(xué)反應(yīng)的方式刻蝕直孔，惰性氣體在一射頻功率下電離出的陽離子在刻蝕過程中通過物理濺射的方式轟擊孔壁的聚合物，從而以化學(xué)反應(yīng)與物理濺射結(jié)合的方式刻蝕光刻形成的至少一個區(qū)域，形成直孔。
[0046]因為具體工藝要求的直孔孔徑不同，則對應(yīng)的混合氣體中各氣體的流量相差很大、射頻功率以及壓力的值也差別也很大，所以，本申請實施例對刻蝕氣體流量以及壓力的值不做限定。
[0047]在具體實施例中，所述混合氣體還可以包括第二氟基氣體，其中，所述第二氟基氣體與所述第一氟基氣體體積流量間的比例值在O和4之間。
[0048]具體地，根據(jù)工藝要求的直孔孔徑，選擇第二氟基氣體的種類以及使用第二氟基氣體的體積流量，具體的，若工藝要求直孔孔徑要達(dá)到某一預(yù)定的值M，則因為基于護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體刻蝕形成的直孔孔徑很小，達(dá)不到這一預(yù)定的值M，則通過增加第二氟基氣體流量，同時減少第一氟基氣體流量，以調(diào)節(jié)第一氟基氣體與第二氟基氣體的體積流量比例值在O和4之間，從而達(dá)到調(diào)節(jié)刻蝕混合氣體的氟碳比例的目的，從而減少直孔刻蝕的孔壁聚合物，增大直孔孔徑以達(dá)到預(yù)定的值M。
[0049]具體實施例中，第二氟基氣體為氟碳比大于第一氟基氣體的氟基氣體，例如:假設(shè)第一氟基氣體為三氟甲烷，則第二氟基氣體具體可以為四氟化碳、六氟化二碳中的任何一種氣體或四氟化碳和六氟化二碳的混合氣體，又假設(shè)第一氟基氣體為八氟環(huán)丁烷，則第二氟基氣體具體可以為四氟化碳、六氟化二碳中的任何一種氣體或四氟化碳和六氟化二碳的混合氣體。
[0050]經(jīng)過步驟S301^303，形成本申請實施例直孔刻蝕方法形成的直孔結(jié)構(gòu)，如圖4所示。
[0051]經(jīng)過S303后，即形成至少一個直孔之后，所述方法還包括步驟S304:去除所述介質(zhì)層表面剩余的所述光刻膠層。具體實施例中，在所述形成至少一個直孔之后，通過灰化去除剩余的光刻膠層。
[0052]上述本申請實施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0053]1、由于采用了護(hù)層刻蝕氣體中與一惰性氣體的混合氣體進(jìn)行含硼和/或磷的介質(zhì)層進(jìn)行直孔刻蝕的技術(shù)手段，惰性氣體電離出的陽離子能對側(cè)壁的聚合物進(jìn)行物理轟擊，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中刻蝕含有硼和/或磷的介質(zhì)層形成直孔時，存在刻蝕速率受硼和/或磷的含量影響而導(dǎo)致蝕速率不穩(wěn)定的技術(shù)問題，進(jìn)而出現(xiàn)過刻或刻蝕不足而導(dǎo)致產(chǎn)品報廢，進(jìn)而，實現(xiàn)了刻蝕速率穩(wěn)定的技術(shù)效果，增加了產(chǎn)品合格率。
[0054]2、由于采用了護(hù)層刻蝕氣體中與一惰性氣體的混合氣體進(jìn)行直孔刻蝕的技術(shù)手段，惰性氣體電離出的陽離子能對側(cè)壁的聚合物進(jìn)行物理轟擊，所以有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能轟擊掉孔側(cè)壁的聚合物的技術(shù)問題，進(jìn)而導(dǎo)致孔壁傾斜，進(jìn)而實現(xiàn)了減少孔壁聚合物，孔徑一致的技術(shù)效果。
[0055]3、由于采用了增加氟碳比例大于第一氟基氣體的第二氟基氣體，所以，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中因為第一氟基氣體含碳比例大而導(dǎo)致直孔側(cè)壁堆積聚合物的技術(shù)問題，有效實現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)第一氟基氣體與第二氟基氣體調(diào)節(jié)直孔孔徑的技術(shù)效果，進(jìn)而達(dá)到孔徑要求。
[0056] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。[0057]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直孔刻蝕方法，用于護(hù)層刻蝕機(jī)臺中，用于包括有襯底及形成所述襯底表面的介質(zhì)層的半導(dǎo)體半成品進(jìn)行加工，其特征在于，所述方法包括: 在所述介質(zhì)層表面上形成光刻膠層，覆蓋所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為形成于所述襯底上的含有硼和/或磷的介質(zhì)層； 對所述光刻膠層進(jìn)行光刻，在所述光刻膠層上形成需要刻蝕直孔的至少一個區(qū)域；利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述護(hù)層刻蝕氣體包括:第一氟基氣體以及氧氣。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合氣體還包括:第二氟基氣體，其中，所述第二氟基氣體與所述第一氟基氣體體積流量間的比例值在O和4之間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二氟基氣體為氟碳比例大于所述第一氟基氣體的氟基氣體。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，在所述形成至少一個直孔之后，所述方法還包括: 去除所述介質(zhì)層表面剩余的所述光刻膠層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述惰性氣體具體為氦氣或氬氣。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二氟基氣體具體為四氟化碳或六氟化二碳。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔，具體為: 在一增加射頻功率的真空環(huán)境中，利用護(hù)層刻蝕氣體與一惰性氣體的混合氣體對所述至少一個區(qū)域進(jìn)行刻蝕，形成至少一個直孔。
【文檔編號】H01L21/311GK103871868SQ201210533686
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】李方華, 陳定平 申請人:北大方正集團(tuán)有限公司, 深圳方正微電子有限公司