[发明专利]提高通孔刻蚀稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体刻蚀方法，特别涉及提高通孔刻蚀稳定性的方法。

背景技术

刻蚀是集成电路制造的关键工艺之一，通常刻蚀工艺包括通孔刻蚀和钝化层刻蚀等。其中钝化层刻蚀用于形成焊垫区，用于金属层与外界电路之间连接的通道。所述通孔刻蚀用于形成通孔结构，作为半导体器件的有源区与金属层的连接或者多层金属层之间连接的通道。

随着集成电路的密集程度和工艺的复杂程度不断增加，对通孔刻蚀方法提出了更高的要求。在申请号为200610030796.0的中国专利中公开了一种通孔刻蚀方法。所述方法包括：形成通孔刻蚀结构，所述通孔刻蚀结构包括顺序沉积的层间介质层、图案化的光致抗蚀剂层；刻蚀光致抗蚀剂层；刻蚀所述层间介质层；移除所述光致抗蚀剂层，形成通孔。

通孔结构的层间介质层的介电常数(K值)决定了集成电路的RC延迟时间。为了降低所述RC延迟时间，改善集成电路的相应速度，现有技术通常采用低介电常数(K值)的绝缘材料作为所述通孔结构的层间介质层。所述低介电常数具体是指，所述绝缘材料的介电常数(K值)小于3，因此，现有的低介电常数(K值)的绝缘材料又被称为低K介质。

为了提高刻蚀腔体的利用率，通孔刻蚀通常与钝化层刻蚀在同一刻蚀腔体中进行。为了保证通孔刻蚀的工艺符合要求，现有技术采用在线监控的方式。所述在线监控的方式，主要是指根据产品工艺流程以及产品的特征尺寸确定通孔刻蚀的目标尺寸(又称为target)，在每一批次相同特征尺寸的产品的通孔刻蚀完成后，对其形成的通孔的孔径进行测量，所述孔径与目标尺寸的偏差越小，通孔刻蚀的工艺越稳定。通常，所述偏差在1纳米以内，则所述通孔刻蚀工艺稳定，形成的通孔的孔径大小合适，符合工艺要求。

在实际中发现，由于钝化层刻蚀产生的聚合物积累在刻蚀腔体中，使得刻蚀腔体发生变化，从而通孔刻蚀形成的孔径偏大，根据刻蚀腔体积累的聚合物的不同状况，所述孔径与目标尺寸的偏差可达1～5纳米，使得现有通孔刻蚀工艺不稳定。这就是现有工艺中通孔刻蚀与钝化层刻蚀不在同一腔体中的原因。

因此，需要一种提高通孔刻蚀稳定性的方法，使得通孔刻蚀与钝化层刻蚀在同一刻蚀腔体中混合生产，解决采用低K介质作为层间介质层的通孔刻蚀工艺不稳定的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种提高通孔刻蚀稳定性的方法，使得通孔刻蚀与钝化层刻蚀在同一刻蚀腔体中混合生产，解决了采用低K介质作为层间介质层的通孔刻蚀工艺不稳定的问题

为解决上述问题，本发明一种提高通孔刻蚀稳定性的方法，包括：

获取已完成刻蚀工艺的通孔的第一通孔孔径值；

将所述第一通孔孔径值与目标尺寸比较，得到偏差；

对所述偏差进行判断，若所述偏差小于1纳米，进行后续通孔刻蚀；

若所述偏差在1～2纳米之间，在进行后续通孔预刻蚀步骤之前进行清洗刻蚀腔体步骤或者减小预刻蚀步骤的刻蚀气体的流量；

若所述偏差在2～5纳米之间，在进行后续通孔预刻蚀步骤之前进行清洗刻蚀腔体步骤和减小预刻蚀步骤的刻蚀气体的流量。

可选的，所述预刻蚀步骤的刻蚀气体包括O₂，所述减少预刻蚀步骤的刻蚀气体的流量为减小预刻蚀步骤的O₂流量，所述O₂的流量减小1～10sccm。

可选的，所述清洗刻蚀腔体步骤利用H₂和N₂，所述H₂的流量范围为100～1000sccm，所述N₂的流量范围为100～1000sccm，所述刻蚀腔体的压力为100～500mTorr，功率为200W～600W，所述清洗刻蚀腔体的时间为10秒～100秒。

可选的，所述预刻蚀步骤包括第一预刻蚀步骤、第二预刻蚀步骤、第三预刻蚀步骤，所述第三预刻蚀步骤之后包括主刻蚀步骤，所述减小预刻蚀步骤的刻蚀气体的流量为减小第三预刻蚀步骤的刻蚀气体的流量。

可选的，所述预刻蚀步骤的刻蚀气体包括CHF₃，其流量范围为50～200sccm，所述主刻蚀步骤的刻蚀气体包括CHF₃，其流量范围50～200sccm。

可选的，所述进行后续通孔刻蚀为对待进行通孔刻蚀产品进行通孔刻蚀。

可选的，所述第一通孔孔径可以为后续通孔刻蚀前选取上一批次通孔刻蚀产品的通孔孔径或利用通孔刻蚀测试片进行通孔刻蚀测试获得的通孔孔径。