[发明专利]接触孔和接触孔的刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种接触孔和接触孔的刻蚀方法。

背景技术

目前，在半导体器件的制作过程中，接触孔(CT)作为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的作用。图1为具有接触孔的半导体器件剖面示意图。在刻蚀接触孔之前，在半导体衬底上已经形成栅极结构、有源区、有源区表面的金属硅化物、以及覆盖栅极结构和有源区的氮化层和沉积于氮化层表面的层间介质层(ILD)，等等，为清楚介绍接触孔，上述结构及结构之间的连接关系属于公知常识就不再赘述。接触孔101与半导体器件有源区上的金属硅化物层102电性连接。

现有技术中接触孔的形状有多种，有如图1所示的直角形状，还有倒梯形形状，等等。随着半导体技术代的不断提高，接触孔的特征尺寸不断缩小，其深宽比(aspect ratio)也不断增大，那么具有直角形状的接触孔的金属空隙填充(gap fill)能力就比较差，即后续向接触孔内填充金属时，由于接触孔自上而下都比较直，所以不容易向里面填充金属。

具有倒梯形形状的接触孔，孔内自上而下呈一定的坡度，其完全斜的形状孔不能很好地控制接触电阻(Rc)均匀性，因为接触孔本身的关键尺寸均匀性较难控制，一般关键尺寸均匀性较差，如果再加上角度的均匀性不好，那么填充在接触孔中的金属的体积就很难保证较好的均匀性，接触孔中的金属体积均匀性与Rc均匀性相关，所以具有倒梯形形状的接触孔一般Rc均匀性都比较差。而且，具有倒梯形形状的接触孔，其侧壁自上而下呈一定的坡度，在整个刻蚀的过程中，都需要不断在接触孔的侧壁堆积聚合物，但聚合物的堆积不但在接触孔的侧壁，而且同时会在接触孔的底面，处于接触孔底面的聚合物又无法在刻蚀过程中及时去除，因此很容易导致接触孔断路(CT open)的问题，即接触孔无法与下面的金属硅化物电性连接。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：增加接触孔的金属空隙填充能力，提高接触孔Rc均匀性以及减少CT open的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种接触孔的刻蚀方法，所述刻蚀在刻蚀反应腔内进行，该方法包括：

在层间介质层表面依次涂布底部抗反射层和光阻胶层，对所述光阻胶层进行曝光显影，定义接触孔的位置，然后以曝光显影后的光阻胶层为掩膜，对其下的底部抗反射层进行刻蚀；

以曝光显影后的光阻胶层和底部抗反射层为掩膜，对所述层间介质层进行第一步主刻蚀，将刻蚀进行到氮化层的上方时停止；所述刻蚀气体包括四氟化碳；

对所述层间介质层进行第二步主刻蚀，以层间介质层下的氮化层作为刻蚀终止层；所述刻蚀气体包括碳元素和氟元素的比例大于1∶4的气体；

所述光阻胶层以及底部抗反射层的灰化；

去除接触孔底面剩余的氮化层，以显露出下面的金属硅化物层；

所述第一步主刻蚀采用的源功率为1500～3000瓦；偏置功率为2000～4000瓦；稀释气体氩气的流量为500～1500标准立方厘米每分钟sccm；

所述第二步主刻蚀采用的源功率为500～2000瓦；偏置功率为500～2000瓦；稀释气体氦气的流量为100～1000sccm。

所述第一步主刻蚀源功率和偏置功率的比例为1～2。

所述第二步主刻蚀源功率和偏置功率的比例为0.5～2。

所述去除接触孔底面剩余的氮化层时，刻蚀气体包括氦气和一氧化碳；

所述氦气的流量为100～800sccm；所述一氧化碳的流量为0～30sccm。

所述第一步主刻蚀和第二步主刻蚀时刻蚀反应腔内的压力为5～40毫托。

本发明还公开了一种接触孔，包括与接触孔开口面接触的上面部分和与接触孔底面接触的下面部分，开口特征尺寸大于底面的特征尺寸，所述上面部分的高度占接触孔高度的1/2至2/3，上面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔开口面所在平面的夹角为88～90度；

下面部分的侧壁向接触孔外倾斜且与接触孔底面所在平面的夹角为75～85度。