[发明专利]开口及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种钝化层中开口及其形成方法。

背景技术

随着微电子技术的迅速发展，CMOS(互补金属氧化物半导体)器件的尺寸也随之日趋减小。目前的主流半导体工艺尺寸已达到90nm、65nm量级，相应地，对工艺技术也不断提出新的要求。其中，在后段工艺(BEOL)的钝化层刻蚀后，需要在钝化层开口处填充金属层形成焊垫(pad)。在器件线宽较大时，对于该开口的填充不存在技术问题。随着开口尺寸的不断缩小，为降低金属层的方块电阻(Rs)，需要增加金属层的厚度，这又要求形成更厚的钝化层，那么相应的钝化层的厚度要更大，这样开口的纵宽比(aspect ratio)提高，这对金属层的填充造成一定的困难。

为改善金属层的填充质量，一方面可以改进金属层的淀积工艺，另一方面可以通过改善钝化层的开口形貌以利于填充。业界对钝化层刻蚀工艺的探讨已有许多。例如Xiaomei Bu在“Pad etch optimization to minimize polymer”(Microelectronic Engineering Volume 77，Issues 3-4，April 2005，Pages204-209)一文中讨论了功率、四氟化碳(CF₄)、氧气(O₂)流量对钝化层刻蚀过程中聚合物及表面形貌的影响。Jean-Francois Christaud在“Solvent-free plasma removal of etch polymers”(Solid State Technology Volume 42，Issue 3，March 1999)一文中利用SF₆/CHF₃/He组合刻蚀成分为SiON/PSG的钝化层。两文都讨论了刻蚀过程中聚合物的产生与去除过程。

通常在刻蚀工艺中，聚合物的形成对被刻蚀结构的形貌将产生较大影响，因而被作为调节相应结构形貌的重要手段。公开号为20070015371的美国专利申请提出了一种在高纵宽比结构中获得平整侧壁表面的方法。其通过对刻蚀与沉积气体的精确控制来获得可控的侧壁保护层，以得到较好的各向异性刻蚀。侧壁保护层的动态调整通过控制氟离子和缓冲气体的量来实现，使侧壁平整度显著提高，获得较好的表面形貌。在该方案中，主要是通过对气体组分的调节来形成侧壁保护层或对高纵宽比结构进行刻蚀，这需要对气体组分、压强、功率进行动态调整，调整过程较为复杂，需要建立相应的理论模型，在大规模生产中较难实现。

因此，对于尺寸低于90nm的钝化层刻蚀，需要开发一种工艺过程简单，风险可控，成本低廉，适于实际生产的刻蚀方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开口及其形成方法，能够有效改善金属层在开口内填充的质量，避免对金属层的方块电阻等电学性能造成影响。

为解决上述问题，本发明提供一种开口的形成方法，在形成开口的主刻蚀中动态调整三氟甲烷流量和偏置功率，调节刻蚀过程中产生聚合物的数量，所述三氟甲烷的流量逐渐增加，所述偏置功率逐渐降低。

所述主刻蚀包括至少四个阶段，在第一个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.2至3.4sccm/s；在第二个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.2至2.0sccm/s；在第三个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至2.4sccm/s；在第四个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至2.2sccm/s。

在第一个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.6至-4.2W/s；在第二个阶段，所述偏置功率的变化速率为-1.2至-2.0W/s；在第三个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.8至-2.6W/s；在第四个阶段，所述偏置功率的变化速率为-0.3至-2.8Ws。

所述主刻蚀包括至少四个阶段，在第一个至第四个阶段，所述三氟甲烷的流量的增加逐渐降低；在第一个至第四个阶段，所述偏置功率的减小逐渐降低。

在第一个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为2.8至3.4sccm/s；在第二个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为1.5至2.0sccm/s；在第三个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至1.2sccm/s；在第四个阶段，所述三氟甲烷的流量的变化速率为0.8至1.2sccm/s。