[发明专利]连接孔的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种连接孔的制造方法

背景技术

双镶嵌结构的制造工艺一般如下：首先形成介质层，该介质层为低 介电常数材料；然后，在该介质层上形成连接孔和沟槽；接着，在所述 连接孔和沟槽中、以及该介质层上沉积金属铜，通过化学机械研磨工艺 去除所述介质层上的铜，连接孔中填充的金属铜形成连接插塞，沟槽中 填充的金属铜形成金属互连线，即形成具有连接插塞和金属互连线的双 镶嵌结构。

其中，连接孔中的金属铜用于形成连接插塞，该连接插塞用于连接 上下层的金属互连线。若连接孔的刻蚀不完全，会造成上下金属互连线 断路；而若刻蚀过当，则会引起下层铜迁移的问题。

在专利号为US 6914004B2的美国专利中，公开了一种连接孔的制造 方法。图1至图3为所述的美国专利公开的连接孔的制造方法的各步骤相 应的结构的剖面示意图。

如图1所示，提供半导体衬底202，在所述半导体衬底202上依次形成 有介质层204、缓冲层206、金属层208、刻蚀停止层210、有机硅玻璃 (Organo Silica Glass，OSG)层212、缓冲层214，在所述缓冲层214上形 成有光刻胶层216，在所述光刻胶层216中形成有开口图案218(即连接孔 图案)。

如图2所示，用第一刻蚀气体等离子体刻蚀所述开口图案218底部的 缓冲层214，以及所述有机硅玻璃层212的第一部分220，所述第一刻蚀气 体由产生的聚合物较少、刻蚀选择比较低的含有碳氟化合物和氮的气体 组成。

如图3所示，执行过刻蚀工艺，用第二刻蚀气体的等离子刻蚀所述有 机玻璃层212的第二部分222。所述第二刻蚀气体为高选择比的包含碳氟 化合物、惰性气体、氮气以及氧气的气体，且第二刻蚀气体对有机硅玻 璃层212和刻蚀停止层210的选择比约为15∶1。

所述的连接孔的刻蚀方法的过刻蚀(Over etch)步骤中，通过过刻 蚀除去剩余部分的有机硅玻璃层212，使得刻蚀停止层210表面露出。然 而，随着连接孔的线宽越来越小，深宽比增大，现有的刻蚀方法在执行 过刻蚀时，容易造成有机玻璃层212去除不完全的问题，从而容易造成形 成的连接孔底部没有打开(Via Open)的等缺陷，影响形成的半导体器件 的导电性能。而选择刻蚀选择比大的刻蚀气体又容易引起击穿刻蚀停止 层，引起下层金属层表面损伤的问题，而若该金属层为铜时，击穿后会 造成铜应力迁移问题，使得形成的器件稳定性下降。

发明内容

本发明提供一种连接孔的制造方法，该方法既不会引起刻蚀不完全 的问题，也不会造成刻蚀停止层击穿的问题。

本发明提供的一种连接孔的制造方法，包括：

提供半导体结构，在所述半导体结构上依次具有刻蚀停止层和介质 层；

在所述介质层上形成光刻胶层，并图形化所述光刻胶层，形成连接 孔图案；

执行主刻蚀工艺，刻蚀所述连接孔图案底部部分厚度的介质层；

执行第一步过刻蚀工艺，刻蚀所述连接孔图案底部剩余的介质层， 在所述介质层中形成底部露出所述刻蚀停止层的开口；

执行第二步过刻蚀工艺，刻蚀所述开口的底部，去除所述开口底部 部分厚度的刻蚀停止层；

其中，所述第一步过刻蚀工艺和第二步过刻蚀工艺均为等离子体刻 蚀，且所述第一步过刻蚀工艺中刻蚀剂对介质层和刻蚀停止层的刻蚀速 率选择比小于等于6，所述第二步过刻蚀工艺中刻蚀剂对介质层和刻蚀 停止层的刻蚀速率选择比大于6。

可选的，所述第一步过刻蚀工艺中，刻蚀选择比为4；第二步过刻 蚀工艺中，刻蚀选择比为8。

可选的，所述第一步过刻蚀工艺中刻蚀剂为含有碳氟化合物和O₂的组合气体。

可选的，所述碳氟化合物为C₄F₆、C₄F₈中的一种。

可选的，所述碳氟化合物为C₄F₈；其中，C₄F₈和O₂流量比为1至 3∶2。

可选的，第一步过刻蚀工艺中的等离子体环境压力为10至 100mTorr。