制作通孔結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，包括：采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕。在所述介電層上形成第一通孔，所述介電層位于第一層金屬之上，所述第一通孔深度小于所述介電層的深度；采用直口刻蝕方法刻蝕所述第一通孔下方的介電層，在所述第一通孔和所述第一層金屬之間形成第二通孔；所述第二通孔和所述第一通孔的深度等于所述介電層的深度；采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕。本發(fā)明達(dá)到了平滑第一通孔的尖角和第二通孔的尖角的目的，提高了第一通孔的圓滑程度和第二通孔的圓滑程度，從而提高了金屬填充能力，減少了生產(chǎn)成本。
【專利說(shuō)明】制作通孔結(jié)構(gòu)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)，尤其涉及一種制作通孔結(jié)構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體工藝流程中，通常會(huì)涉及到多層金屬填充的問(wèn)題，金屬填充能力直接影響器件的參數(shù)和可靠性，例如影響器件的電阻和電遷移性能等。多層金屬填充常用方法是，先在下層金屬上方制作通孔，然后將上層金屬填充到通孔處。通孔的填充能力直接影響器件的參數(shù)和可靠性，因此，在第二層及以上層次金屬填充之前，制作通孔的工藝非常重要，通孔越圓滑越容易填充金屬。
[0003]然而，采用傳統(tǒng)的通孔制作工藝制作出的通孔容易出現(xiàn)尖角，在填充金屬后，尖角處填充的較少，容易出現(xiàn)斷條。并且由于存在尖角的原因，在通孔中填充金屬后，通孔中不能充滿金屬。如果要達(dá)到好的填充效果，只能使用更高成本、更復(fù)雜的鎢塞填充。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，用于解決用于填充金屬的通孔存在尖角的缺陷，有效提升了金屬填充能力。
[0005]本發(fā)明提供一種制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，包括:
[0006]采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕，在所述介電層上形成第一通孔，所述介電層位于第一層金屬之上，所述第一通孔深度小于所述介電層的深度；
[0007]采用直口刻蝕方法刻蝕所述第一通孔下方的介電層，在所述第一通孔和所述第一層金屬之間形成第二通孔；所述第二通孔的深度和所述第一通孔的深度之和等于所述介電層的深度；
[0008]采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕。
[0009]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕包括:
[0010]先通入氬氣對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行轟擊，然后通入至少包括以下氣體的混合氣體:氬氣、六氟乙烷和三氟甲浣，對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行轟擊和化學(xué)刻蝕。
[0011]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，所述采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕時(shí)，先通入的所述氬氣的氣流流量為50毫升/分鐘，射頻功率700瓦，壓力30毫托，時(shí)間80秒；后通入的所述混合氣體中，氬氣的氣流流量為60暈升/分鐘,六氟乙燒的氣流流量20暈升/分鐘，三氟甲淀的氣流流量30暈升/分鐘，射頻功率550瓦，壓力80毫托，時(shí)間20秒。
[0012]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，所述第一通孔的深度范圍為〔(2/5)1, (3/5)1^,其中，所述[為于所述介電層的深度。
[0013]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，在所述采用直口刻蝕方法在介電層上刻蝕之前，還包括:在所述介電層上設(shè)置光阻；在所述采用直口刻蝕方法刻蝕所述第一通孔下方的介電層之后，還包括:去除所述光阻。
[0014]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，在所述介電層上設(shè)置光阻之前，還包括:在所述第一層金屬上沉積二氧化硅形成所述介電層；在所述介電層上設(shè)置光阻之后，還包括:
[0015]通過(guò)光刻在所述光阻上曝光顯影，以在曝光顯影處刻蝕所述第一通孔。
[0016]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，在所述采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕之后，還包括:在所述第一通孔和所述第二通孔處填充第二層金屬。
[0017]在上述制作通孔結(jié)構(gòu)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，可選地，在所述第一通孔和所述第二通孔處填充第二層金屬之前，還包括:用有機(jī)溶劑清洗刻蝕留下的副產(chǎn)物。
[0018]本發(fā)明提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，在位于第一層金屬上面的介電層上刻蝕出相互連通的第一通孔和第二通孔后，通過(guò)倒角刻蝕方法再對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕，使第一通孔的尖角和第二通孔的尖角得到了平滑，提高了第一通孔的圓滑程度和第二通孔的圓滑程度，從而提高了金屬填充能力，減少了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法流程圖；
[0021]圖3八至圖3了為通過(guò)圖2提供的方法制作通孔結(jié)構(gòu)的過(guò)程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明實(shí)施例提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法可以應(yīng)用于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(0311?) 16111611170x1(16 361111 (3011(111(31:01'，簡(jiǎn)稱 0103)和雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體
(1011)316 16仏1 0x1(16 361111 (3011(111(31:01'，簡(jiǎn)稱 0103 )等半導(dǎo)體工藝流程，尤其適用于亞微米級(jí)工藝流程。
[0023]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法流程圖。如圖1所示，本實(shí)施例提供的制作方法包括:
[0024]步驟11:采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕，在介電層上形成第一通孔，介電層位于第一層金屬之上，第一通孔深度小于介電層的深度。
[0025]介電層可以由二氧化娃在第一層金屬上沉積而成，在介電層刻蝕形成的第一通孔的深度小于介電層的深度，也就是說(shuō)，在介電層上刻蝕第一通孔時(shí)，第一通孔不能穿透介電層。優(yōu)選地，第一通孔的深度范圍為〔(2/5)1, (3/5)1]，其中，[為于介電層的深度。
[0026]采用各向同性刻蝕方法刻蝕時(shí)，會(huì)在不同的結(jié)晶學(xué)平面呈現(xiàn)出相同腐蝕速率，因而，采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕時(shí)，不僅會(huì)朝下刻蝕，還會(huì)朝兩側(cè)刻蝕。從而在介電層上形成在碗口形狀的第一通孔。
[0027]步驟12:采用直口刻蝕方法刻蝕第一通孔下方的介電層，在第一通孔和第一層金屬之間形成第二通孔；第二通孔的深度和第一通孔的深度之和等于介電層的深度。
[0028]直口刻蝕方法屬于各向異性刻蝕方法刻蝕，會(huì)在不同的結(jié)晶學(xué)平面呈現(xiàn)出不相同腐蝕速率，因此，采用直口刻蝕方法刻蝕第一通孔下方的介電層時(shí)，主要朝下方刻蝕。從而在第一通孔和第一層金屬之間形成直口形狀的第二通孔，第二通孔在第一通孔下方的介電層上刻蝕形成，第二通孔與第一通孔相連。第二通孔的深度和第一通孔的深度之和等于介電層的深度。
[0029]步驟13:采用倒角刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕。
[0030]采用倒角刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕時(shí)，可以對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行物理轟擊和化學(xué)刻蝕。倒角刻蝕方法具體可以包括兩個(gè)步驟，第一步:通入氬氣對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行轟擊。目的是通過(guò)物理方法轟擊第一通孔和第二通孔，可以削掉第一通孔的尖角和第二通孔的尖角；第二步:通入至少包括以下氣體的混合氣體:氬氣、六氟乙烷和三氟甲浣，對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行轟擊和化學(xué)刻蝕。第二步是在第一步的基礎(chǔ)上繼續(xù)對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行轟擊，同時(shí)對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行化學(xué)刻蝕，目的是把尖角進(jìn)一步做的平滑。
[0031]由于，倒角刻蝕可以對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行物理轟擊和化學(xué)刻蝕，因而可以平滑第二通孔的尖角和第一通孔的尖角。采用干法刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕后，可以在第一通孔和第二通孔中填充第二層金屬。
[0032]可選地，在采用倒角刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕之后，在第一通孔和第二通孔中填充第二層金屬之前，還可以用有機(jī)溶劑清洗刻蝕留下的副產(chǎn)物。清洗時(shí)間可為10?30分鐘，有機(jī)溶劑可以是乙醇胺(60%?0%)、羥胺(5%?10%)和鄰苯二酚(1%?5%)混合液。
[0033]本發(fā)明提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，在位于第一層金屬上面的介電層上刻蝕出相互連通的第一通孔和第二通孔后，通過(guò)倒角刻蝕方法進(jìn)一步對(duì)對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕，使得第一通孔和第二通孔得到了物理轟擊和化學(xué)刻蝕，達(dá)到了平滑第一通孔的尖角和第二通孔的尖角的目的，提高了第一通孔的圓滑程度和第二通孔的圓滑程度，從而提高了金屬填充能力。本發(fā)明提供的方法工藝簡(jiǎn)單，并且不需要額外的設(shè)備，減少了生產(chǎn)成本。
[0034]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的制作通孔結(jié)構(gòu)的方法流程圖。本實(shí)施例在前述實(shí)施例基礎(chǔ)上提供了一完整的制備流程。如圖2所示，本實(shí)施例提供的制作方法包括:
[0035]步驟21:在器件區(qū)沉積第一層金屬。
[0036]如圖3八所示，在器件區(qū)沉積第一層金屬?？蛇x地，厚度可在5000八?12000八范圍內(nèi)。八表示埃，即10-10米。
[0037]步驟22:對(duì)第一層金屬進(jìn)行光刻和刻蝕，形成具有金屬布線的幾何圖形。
[0038]對(duì)圖3八中第一層金屬進(jìn)行光刻后，形成如圖38所示的第一層金屬圖形。
[0039]步驟23:在第一層金屬上沉積二氧化硅形成介電層?？蛇x地，可以采用化學(xué)氣相沉積，厚度可在6000八?10000八范圍內(nèi)。
[0040]對(duì)圖38所示的第一層金屬上沉積二氧化硅，形成如圖3(:所示的介電層。
[0041]步驟24:在介電層上設(shè)置光阻。
[0042]在圖3(:所示的介電層上設(shè)置光阻，形成如圖30所示的結(jié)構(gòu)。
[0043]步驟25:通過(guò)光刻在光阻上曝光顯影，以在曝光顯影處刻蝕第一通孔。
[0044]在圖30所示的光阻上，在需要對(duì)介電層開(kāi)通孔的位置進(jìn)行曝光顯影后，在介電層上方的光阻層形成如圖32所示的曝光顯影處01。
[0045]步驟26:采用各向同性刻蝕方法在介電層上方的曝光顯影處刻蝕。在介電層上形成第一通孔。介電層位于第一層金屬之上，第一通孔深度小于介電層的深度。
[0046]在圖32所示的曝光顯影處，采用各向同性刻蝕方法對(duì)介電層進(jìn)行刻蝕，在介電層上形成圖3？中碗口形狀的第一通孔02。光阻可以防止介電層上除曝光顯影處01之外的地方被刻蝕。
[0047]第一通孔深度小于介電層的深度。如果第一通孔深度等于介電層的深度，也就是將碗口形狀的第一通孔刻蝕到第一層金屬，由于各向同性刻蝕方法會(huì)向介電層四周刻蝕的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致較大面積的二氧化硅被損壞。
[0048]優(yōu)選地，第一通孔的深度范圍為〔(2/5)1, (3/5)1]，其中，[為于介電層的深度。為使第一通孔的深度范圍達(dá)到上述要求，可以在介電電層上通入以下氣體組合進(jìn)行刻蝕:四氟化碳化柯)和氧氣(02),其中，四氟化碳的氣體流量可為1.5升/分鐘，氧氣的氣體流量可為0.5升/分鐘，射頻(即)時(shí)間可為10秒，射頻(即)功率可為1000瓦，刻蝕時(shí)間可為200 秒。
[0049]步驟27:采用直口刻蝕方法刻蝕第一通孔下方的介電層，在第一通孔和第一層金屬之間形成第二通孔；第二通孔的深度和第一通孔的深度之和等于介電層的深度。
[0050]采用直口刻蝕方法刻蝕圖3？所示的第一通孔02下方的介電層，在第一通孔02和第一層金屬之間形成如圖3(}所示的直口形狀的第二通孔03。碗口形狀的第一通孔和直口形狀的第二通孔有利于填充金屬。
[0051]步驟28:去除介電層上的光阻。
[0052]去除圖3(}中所示的光阻，形成如圖3?所示的結(jié)構(gòu)。如圖3?所示，碗口形狀的第一通孔02存在尖角，直口形狀的第二通孔03同樣存在尖角。
[0053]步驟29:采用倒角刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕。
[0054]采用倒角刻蝕方法對(duì)如圖3?所示的第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕過(guò)程中，通入氬氣對(duì)第一通孔尖角和第二通孔的尖角進(jìn)行轟擊，通入六氟乙烷(￠:256)和三氟甲浣((^舊)對(duì)第一通孔的尖角和第二通孔的尖角進(jìn)行化學(xué)刻蝕，使得第一通孔的尖角和第二通孔的尖角得到了平滑，形成如圖31所示的通孔結(jié)構(gòu)?？蛇x地，采用倒角刻蝕方法對(duì)第一通孔和第二通孔進(jìn)行刻蝕時(shí)，先通入的氬氣(紅)的氣流流量為50毫升/分鐘，射頻(即)為功率700瓦，壓力為30毫托，時(shí)間為80秒；后通入的混合氣體中，氬氣的氣流流量為60毫升/分鐘，六氟乙烷((:256)的氣流流量20毫升/分鐘，三氟甲浣((^”)的氣流流量為30毫升丨分鐘，射頻(即)功率為550瓦，壓力為80毫托，時(shí)間為20秒，以氧化層損失500八為且。
[0055]步驟210:用有機(jī)溶劑清洗刻蝕留下的副產(chǎn)物。清洗時(shí)間可為10?30分鐘，有機(jī)溶劑可以是乙醇胺(60%?0%)、羥胺(5%?10%)和鄰苯二酚(1%?5%)混合液。
[0056]步驟211:在第一通孔和第二通孔處填充第二層金屬。
[0057]在圖31所示的第一通孔和第二通孔處沉積第二層金屬，第二層金屬厚度約為6000八?20000八，形成如圖3了所示的結(jié)構(gòu)。如圖3了所示，由于第一通孔和第二通孔不存在尖角，第二層金屬和介電層之間不存在斷條現(xiàn)象。
[0058]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成。前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括#01、狀1、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。
[0059]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種制作通孔結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，包括: 采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕，在所述介電層上形成第一通孔，所述介電層位于第一層金屬之上，所述第一通孔深度小于所述介電層的深度； 采用直口刻蝕方法刻蝕所述第一通孔下方的介電層，在所述第一通孔和所述第一層金屬之間形成第二通孔；所述第二通孔的深度和所述第一通孔的深度之和等于所述介電層的深度； 采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕包括: 先通入氬氣對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行轟擊，然后通入至少包括以下氣體的混合氣體:氬氣、六氟乙烷和三氟甲浣，對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行轟擊和化學(xué)刻蝕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕時(shí)，先通入的所述氬氣的氣流流量為50毫升/分鐘，射頻功率為700瓦，壓力為30毫托，時(shí)間為80秒；后通入的所述混合氣體中，氬氣的氣流流量為60毫升/分鐘，六氟乙燒的氣流流量20暈升/分鐘,三氟甲淀的氣流流量30暈升/分鐘,射頻功率為550瓦，壓力為80毫托，時(shí)間為20秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一通孔的深度范圍為[(2/5) L，( 3/5) L]，其中，所述L為于所述介電層的深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于: 在所述采用各向同性刻蝕方法在介電層上刻蝕之前，還包括: 在所述介電層上設(shè)置光阻； 在所述采用直口刻蝕方法刻蝕所述第一通孔下方的介電層之后，還包括: 去除所述光阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述介電層上設(shè)置光阻之前，還包括: 在所述第一層金屬上沉積二氧化硅形成所述介電層； 在所述介電層上設(shè)置光阻之后，還包括: 通過(guò)光刻在所述光阻上曝光顯影，以在曝光顯影處刻蝕所述第一通孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述采用倒角刻蝕方法對(duì)所述第一通孔和所述第二通孔進(jìn)行刻蝕之后，還包括: 在所述第一通孔和所述第二通孔處填充第二層金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第一通孔和所述第二通孔處填充第二層金屬之前，還包括: 用有機(jī)溶劑清洗刻蝕留下的副產(chǎn)物。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104377161SQ201310354077
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
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