[发明专利]通孔刻蚀方法及通孔区内钝化层去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别涉及一种通孔刻蚀方法及通孔区内钝化层去除方法。

背景技术

随着集成电路向深亚微米尺寸发展，器件的密集程度和工艺的复杂程度不断增加，对工艺过程的严格控制变得更为重要。其中，通孔作为多层金属层间互连以及器件有源区与外界电路之间连接的通道，在器件结构组成中具有重要作用，通孔刻蚀工艺的改进历来受到本领域技术人员的高度重视。

应用现有方法刻蚀通孔的步骤包括：提供半导体基底；在所述半导体基底上顺次沉积钝化层及介质层；在所述介质层上形成图形化的抗蚀剂层；以所述图形化的抗蚀剂层为掩膜，顺序刻蚀所述介质层及钝化层，以形成通孔。在沉积所述钝化层之前还可包括形成氧化层的步骤。

通常，利用氟碳气体作为通孔刻蚀气体。但是，实际生产发现，图1为说明现有技术中通孔内聚合物缺陷的结构示意图，如图1所示，利用所述氟碳气体在去除通孔内介质层30后，继续去除钝化层20时，易在通孔内所述半导体基底10表面形成聚合物21。位于所述半导体基底表面的所述聚合物将在后续向所述通孔内填充导电材料以形成器件互连时，导致接触电阻增大，进而影响器件电气性能，严重时，甚至引发器件失效。

或者，当在沉积所述钝化层之前预先沉积一氧化层时，利用所述氟碳气体去除所述钝化层后，会在氧化层表面形成聚合物。位于所述氧化层表面的所述聚合物将阻挡所述半导体基底表面氧化层的刻蚀，即在所述半导体基底表面形成残留物，继而在后续向所述通孔内填充导电材料以形成器件互连时，导致接触电阻增大，进而影响器件电气性能，严重时，甚至引发器件失效。

由此，如何去除刻蚀所述钝化层后在所述半导体基底表面形成的聚合物或残留物成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2005年12月7日公开的公告号为“CN1230876C”的中国专利中提供了一种去除钝化层的方法，图2为说明利用对比文件中提供的方法去除钝化层的流程示意图，如图2所示，步骤201：利用氢气和氟碳气体组成的混合气体作为刻蚀气体刻蚀所述钝化层；步骤202：以含氟的清洗溶剂清洗去除钝化层的半导体衬底表面；步骤203：以去离子水清洗去除钝化层的半导体衬底表面。即，在利用氢气和氟碳气体去除钝化层的过程中还会在通孔内半导体衬底表面形成聚合物，只是所述聚合物可通过含氟的清洗溶剂及去离子水顺序清洗被去除，换言之，利用所述方法去除钝化层后，为不在半导体衬底表面形成聚合物，需增加含氟的清洗溶剂及去离子水清洗步骤，而实际生产过程中，随着器件尺寸的减小以及通孔深宽比的增加，利用湿清洗去除聚合物的难度越来越大。

发明内容

本发明提供了一种通孔刻蚀方法，可减少通孔刻蚀完成后，通孔内半导体衬底表面聚合物或残留物的产生；本发明提供了一种通孔区内钝化层去除方法，可减少去除通孔区内钝化层时聚合物或残留物的产生。

本发明提供的一种通孔刻蚀方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上顺次沉积钝化层及介质层；

在所述介质层上形成具有通孔图形的抗蚀剂层；

以所述具有通孔图形的抗蚀剂层为掩膜，刻蚀所述介质层；

以所述具有通孔图形的抗蚀剂层或已刻蚀的所述介质层为掩膜，采用含氟无碳气体刻蚀所述钝化层，以形成通孔。

可选地，在沉积钝化层之前，还包括沉积氧化层的步骤；可选地，在形成通孔之前，还包括刻蚀所述氧化层的步骤；可选地，所述钝化层材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅或碳氮化硅中的一种或其组合；可选地，所述含氟无碳气体包括但不限于三氟化氮、氟化硅或氟化氢中的一种或其组合。

一种去除通孔区内钝化层的方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上顺次沉积钝化层及具有接触窗的介质层，所述接触窗用以定义通孔区；

采用含氟无碳气体刻蚀所述通孔区内所述钝化层。

可选地，沉积所述具有接触窗的介质层的步骤包括：

在所述钝化层上沉积所述介质层；

刻蚀所述介质层，以形成所述具有接触窗的介质层。

可选地，形成所述接触窗的步骤包括：

在所述介质层上形成具有通孔图形的抗蚀剂层；

以所述具有通孔图形的抗蚀剂层为掩膜，刻蚀所述介质层，以形成所述接触窗。

可选地，在沉积所述钝化层之前，还包括沉积氧化层的步骤；可选地，所述钝化层材料包括氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、碳氧化硅或碳氮化硅中的一种或其组合；可选地，所述含氟无碳气体包括三氟化氮、氟化硅或氟化氢中的一种或其组合。