專利名稱：在溝槽底部形成通孔的方法
在溝槽底部形成通孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種在溝槽底部形成通孔的方法。
背景技術(shù)：
在金屬間介質(zhì)表面形成溝槽和通孔是半導(dǎo)體工藝中的常見工藝。形成溝槽的作用 在于可以用于填充金屬以形成金屬布線結(jié)構(gòu)，而溝槽底部的通孔的作用則在于填充金屬以 實(shí)現(xiàn)上下兩層金屬布線之間的電學(xué)連接?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常的制作順序是先形成溝槽，再在溝槽的底部形成通孔。附圖1所 示是現(xiàn)有技術(shù)中在溝槽底部形成通孔的方法的實(shí)施步驟流程圖，包括如下步驟步驟S10， 提供半導(dǎo)體襯底，步驟S11，于所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有溝槽； 步驟S12，在介質(zhì)層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層將包括溝槽底部和側(cè)壁在內(nèi)的介質(zhì)層 表面全部覆蓋；步驟S13，圖形化所述光刻膠層；步驟S14，以圖形化光刻膠為掩模，刻蝕所 述介質(zhì)層，以形成通孔。附圖2至附圖5是上述步驟的實(shí)施工藝示意圖。附圖2所示，參考步驟S10，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100表面具有介 質(zhì)層110，和形成于介質(zhì)層110中的溝槽，此處以溝槽111、112與113表示。所述半導(dǎo)體襯底100可以是包括單晶硅襯底在內(nèi)的任何常見的半導(dǎo)體襯底。所述介質(zhì)層110的中的溝槽可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，此處以三個(gè)溝槽111、112 與113表示。附圖3所示，參考步驟Sl 1，在介質(zhì)層110表面形成光刻膠層120，所述光刻膠層 120將包括溝槽111、112與113的底部和側(cè)壁在內(nèi)的介質(zhì)層110表面全部覆蓋。所述形成光刻膠層120的過程可以采用旋涂或者噴涂等本領(lǐng)域內(nèi)常見的涂敷方 法，在形成光刻膠層120之前，也可以采用本領(lǐng)域的各種常見手段對介質(zhì)層110的表面進(jìn)行 改性處理，以獲得與光刻膠層120之間更大的附著力，保證光刻的順利進(jìn)行。附圖4所示，參考步驟S12，圖形化所述光刻膠層120。該步驟將欲形成通孔的介 質(zhì)層110表面的光刻膠除去，除去光刻膠的工藝可以采用常見的光學(xué)曝光與顯影工藝，包 括光學(xué)曝光以及電子束曝光等，此處不加贅述。附圖5所示，參考步驟S13，以圖形化的光刻膠層120為掩模，刻蝕所述介質(zhì)層 110，以形成通孔，此處以通孔131,132與133表示。以上步驟S13中，由于通孔131、132與133是用于上下兩層金屬布線之間的電學(xué) 連接，因此必須形成在溝槽111、112與113的底部。而光刻膠層120必須覆蓋介質(zhì)層110 的全部表面，包括溝槽111、112與113以及溝槽之間的突起部分，才能在刻蝕工藝中有效地 起到阻擋層的作用。所以溝槽中的光刻膠層的厚度至少要大于溝槽的深度，才能保證光刻 膠層120能夠確實(shí)覆蓋溝槽之間的介質(zhì)層項(xiàng)部表面，如圖3所示。關(guān)于以上步驟SlO至步驟S13中所述的內(nèi)容還可以參考題目為 "Wet-recessprocess optimization of a developer-soluble gap-fill materialfor planarization oftrenches in trench-first dual damascene process(Carlton ffashbrun, et. ,Society ofPhoto-Optical Instrumentation Engineers,Proceedings of SPIe，Vol. 6153)，，的文章中所述的內(nèi)容現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，由于溝槽中(即預(yù)形成通孔處上方)的光刻膠層較厚，因此 在采用曝光工藝對其進(jìn)行曝光的過程中，很容易產(chǎn)生曝光不充分的情況。光刻膠如果曝光 不夠充分，則在顯影的過程中無法被確實(shí)去除，因此也就無法形成合格的圖形化光刻膠層 以及后續(xù)的通孔。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在溝槽底部形成通孔的方法，能夠保證 溝槽中的光刻膠被充分曝光，從而在溝槽底部形成通孔。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種在溝槽底部形成通孔的方法，包括如下步 驟提供半導(dǎo)體襯底；于所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有溝槽；在介質(zhì) 層的表面形成抗反射層，所述抗反射層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁；在抗反射層表面形成光刻膠 層；圖形化所述光刻膠層；以圖形化的光刻膠層為掩模，刻蝕抗反射層和介質(zhì)層。作為可選的技術(shù)方案，所述抗反射層的厚度范圍是IOOnm至200nm。作為可選的技術(shù)方案，所述抗反射層的構(gòu)成材料為非金屬，例如為選自于氧化硅、 氮化硅和氮氧化硅的一種或多種。作為可選的技術(shù)方案，所述抗反射層的構(gòu)成材料選自于金屬和金屬氮化物中的一 種或兩種。所述金屬材料選自于鈦和鉭中的一種或兩種；所述金屬氮化物的材料選自于氮 化鈦和氮化鉭中的一種或兩種。所述刻蝕抗反射層的工藝采用干法刻蝕，并采用含有氯氣 的氣體作為刻蝕氣體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在形成光刻膠層之前，首先在溝槽底部形成一層抗反射層，目 的在于降低溝槽表面對光的反射，使光刻膠能夠吸收更多的能量，保證溝槽中的光刻膠能 夠充分曝光，進(jìn)而保證能夠在溝槽的底部通過刻蝕工藝形成通孔。

附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中在溝槽底部形成通孔的方法的實(shí)施步驟流程圖；附圖2至附圖5是附圖1所示步驟的實(shí)施工藝示意圖；附圖6是本發(fā)明所述在溝槽地步形成通孔的方法具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟流程 圖；附圖7至附圖12所示是上述具體實(shí)施方式
的工藝示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的在溝槽底部形成通孔的方法的具體實(shí)施方式
做詳 細(xì)說明。附圖6所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟流程圖，包括如下步驟步驟S20，提供 半導(dǎo)體襯底；步驟S21，于所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有溝槽；步驟 S22，在介質(zhì)層的表面形成抗反射層，所述抗反射層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁；步驟S23，在抗反射層表面形成光刻膠層；步驟S24，圖形化所述光刻膠層；步驟S25，以圖形化的光刻膠層為 掩模，刻蝕抗反射層和介質(zhì)層。附圖7至附圖11所示是本具體實(shí)施方式
工藝示意圖。附圖7所示，參考步驟S20，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200可以是包括 單晶硅襯底在內(nèi)的任何常見的半導(dǎo)體襯底。步驟S21，于所述半導(dǎo)體襯底200上形成一介質(zhì)層210，所述介質(zhì)層中具有溝槽，此 處以溝槽211、212與213表示。所述介質(zhì)層210的中的溝槽可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，此處以三個(gè)溝槽211、212 與213表示。附圖8所示，參考步驟S22，在介質(zhì)層210的表面形成抗反射層220，所述抗反射層 220覆蓋溝槽211,212與213的底部和側(cè)壁。此步驟中形成抗反射層的目的在于降低溝槽表面對光的反射，使光刻膠能夠吸收 更多的能量，保證溝槽中的光刻膠能夠充分曝光。所述抗反射層220的厚度范圍是IOOnm至200nm。形成抗反射層220的工藝可以 采用化學(xué)沉積等本領(lǐng)域內(nèi)的常見工藝。該工藝是一種非選擇性的沉積工藝，所形成的抗反 射層薄膜不僅覆蓋溝槽底部和側(cè)壁，也將介質(zhì)層210的其他部分全部覆蓋。在其他的實(shí)施 方式中，所述形成抗反射層的步驟S22也可以選擇僅在溝槽211、212與213的底部和側(cè)壁 形成抗反射層220，如附圖9所示。由于抗反射層220的目的在于保證后續(xù)工藝中溝槽處的 光刻膠能夠充分曝光，因此只要能夠在溝槽底部和側(cè)壁形成抗反射層220的工藝都是可以 采用的。作為一種實(shí)施方式，所述抗反射層220的構(gòu)成材料可以是選自于氧化硅、氮化硅 和氮氧化硅的一種或多種，或者是自于金屬和金屬氮化物中的一種或兩種。以上材料都是 本領(lǐng)域的常見材料。尤其是采用金屬材料和金屬氮化物作為抗反射層，結(jié)構(gòu)致密，表面抗反 射性能好，是一種優(yōu)選的技術(shù)方案。所述金屬材料選自于鈦和鉭中的一種或兩種。所述金 屬氮化物的材料選自于氮化鈦和氮化鉭中的一種或兩種，上述鈦和鉭及其氮化物在后續(xù)的 刻蝕過程中易于選擇合適的刻蝕工藝，因此是優(yōu)選的材料。以上金屬和金屬氮化物材料也 可以是其他常見金屬和相應(yīng)的氮化物。附圖10所示，參考步驟S23，在抗反射層220表面形成光刻膠層230。所述形成光刻膠層230的過程可以采用旋涂或者噴涂等本領(lǐng)域內(nèi)常見的涂敷方 法，在形成光刻膠層230之前，也可以采用本領(lǐng)域的各種常見手段對抗反射層220的表面進(jìn) 行改性處理，以獲得與光刻膠層230之間更大的附著力，保證光刻的順利進(jìn)行。附圖11所示，參考步驟S24，圖形化所述光刻膠層230。該步驟將與欲形成通孔的位置相對應(yīng)的光刻膠除去，除去光刻膠的工藝采用常見 的光學(xué)曝光與顯影工藝。本步驟中，由于在溝槽211、212與213的底部和側(cè)壁具有反射層220，因此即使溝 槽211、212、213中的光刻膠層230的厚度較其他位置厚，也可以保證其能夠充分曝光，從而 提高工藝的可靠性。附圖12所示，參考步驟S25，以圖形化的光刻膠層230為掩模，刻蝕抗反射層220 和介質(zhì)層210。此步驟在介質(zhì)層中形成通孔241、242與243。
此步驟中，刻蝕抗反射層220的工藝采用干法刻蝕。在采用鈦和鉭或者它們的氮 化物作為抗反射層220的情況下，可以選擇采用含有氯氣的氣體作為刻蝕氣體，是一種本 領(lǐng)域內(nèi)較為成熟的工藝。在選用其他物質(zhì)作為抗反射層的情況下，應(yīng)根據(jù)不同的材料選用 相應(yīng)的干法或者濕法刻蝕工藝。抗反射層220刻蝕完畢之后可以繼續(xù)刻蝕介質(zhì)層210，由于刻蝕介質(zhì)層210的步驟 仍然采用光刻膠層230作為掩模層，因此刻蝕工藝仍可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的常用工藝，可 以不再另選其他工藝。上述步驟實(shí)施完畢后，形成通孔241、242與243。后續(xù)可根據(jù)實(shí)際情況的需要將光 刻膠層230以及抗反射層220除去，將通孔完全暴露出來，以繼續(xù)實(shí)施后續(xù)工藝。也可以根 據(jù)工藝需要將抗反射層220部分或者全部保留，為后續(xù)的光刻工藝服務(wù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，包括如下步驟提供半導(dǎo)體襯底；于所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有溝槽；在介質(zhì)層的表面形成抗反射層，所述抗反射層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁；在抗反射層表面形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層；以圖形化的光刻膠層為掩模，刻蝕抗反射層和介質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述抗反射層的 厚度范圍是IOOnm至200nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述抗反射層的 構(gòu)成材料選自于氧化硅、氮化硅和氮氧化硅的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述抗反射層的 構(gòu)成材料選自于金屬和金屬氮化物中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述金屬材料選 自于鈦和鉭中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述金屬氮化物 的材料選自于氮化鈦和氮化鉭中的一種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，所述 刻蝕抗反射層的工藝采用干法刻蝕。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在溝槽底部形成通孔的方法，其特征在于，在所述干法刻蝕 中采用含有氯氣的氣體作為刻蝕氣體。
全文摘要
一種在溝槽底部形成通孔的方法，包括如下步驟提供半導(dǎo)體襯底；于所述半導(dǎo)體襯底上形成一介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有溝槽；在介質(zhì)層的表面形成抗反射層，所述抗反射層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁；在抗反射層表面形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層；以圖形化的光刻膠層為掩模，刻蝕抗反射層和介質(zhì)層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在形成光刻膠層之前，首先在溝槽底部形成一層抗反射層，目的在于降低溝槽表面對光的反射，使光刻膠能夠吸收更多的能量，保證溝槽中的光刻膠能夠充分曝光，進(jìn)而保證能夠在溝槽的底部通過刻蝕工藝形成通孔。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101996925SQ20091005645
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者尹曉明, 沈滿華, 王新鵬, 黃怡 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司