[发明专利]沟槽的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种沟槽的形成方法。

背景技术

半导体制作工艺是一种平面制作工艺，其在同一衬底上形成大量各种类型的复杂器件，并互相连接以具有完整的电子功能。在这一制造过程中，常需要在衬底上形成大量的沟槽，其可通过填充金属形成金属连线。目前这一用于形成金属连线的沟槽在形成过程中存在一个备受关注的问题：刻蚀后残留的光刻胶及聚合物的去除。

传统的刻蚀后去除残留的光刻胶及聚合物的方法主要有两种，一种是在低温下进行灰化(ashing)处理的方法，该方法可以得到较好的残留物的去除效果，但其会在器件结构上造成削角的形状；另一种是在高温下进行灰化处理，其形成的器件结构较为完整，但残留物的去除效果不好，在处理后仍易残留部分光刻胶及聚合物微粒，往往还需要在其后进行湿法清洗处理。

图1为现有的形成沟槽图形后的器件剖面示意图，如图1所示，在硅衬底101上生长介质层102，该介质层102可以是氧化硅层，然后在介质层102的表面涂布光刻胶103，并光刻形成沟槽结构的图形。

图2为现有的刻蚀形成沟槽后的器件剖面示意图，如图2所示，利用刻蚀工艺将未被光刻胶保护的介质层102刻蚀去除，形成沟槽110。在刻蚀过程中，通常所用的刻蚀反应气体会包含氟化碳气体中的一种，它们与光刻胶、刻蚀生成物等会产生一定的结合，形成聚合物111，该聚合物111能阻挡对沟槽侧壁的刻蚀，增强刻蚀的方向性，从而实现对沟槽的孔径尺寸的良好控制。

但是，这些聚合物111与残留的光刻胶103’在刻蚀完成后必须去除，否则其将成为增加产品表面缺陷密度的颗粒和污染物源，毁坏器件功能， 影响器件的成品率和可靠性。事实上，这些聚合物的去除已成为了刻蚀工艺完成后必须经过的一个关键步骤，其去除效果的好坏也会直接影响到沟槽的形成质量。

图3为采用现有的低温灰化方法去除光刻胶及聚合物后的器件剖面示意图，如图3所示，采用低温(通常在室温附近)灰化方法进行处理后，刻蚀后残留的光刻胶103’及聚合物111都去除干净了，但该方法需要对衬底加偏置电压，结果会导致沟槽110的侧壁处形成削角310，其在显微镜下观察到的表现之一是沟槽的尺寸与设计值相比较大。

虽然这一削角现象对大尺寸器件的性能参数影响不太明显，但随着器件尺寸的不断缩小，对器件尺寸的要求越来越严格，该削角现象对器件性能的影响也越来越突出，尤其在制作工艺进入至90nm以下时，该削角对器件性能的影响已不能再忽视，具体可表现为器件的电阻值较大，电性能变差等。

图4为采用现有的高温灰化方法去除光刻胶及聚合物后的器件剖面示意图，如图4所示，高温灰化方法不需要对衬底加偏置电压，在处理完成后，沟槽110的侧壁形状可以保持得较好，但其的去除效果不佳，在光刻胶及聚合物较厚的沟槽表面区域，往往仍会残留部分难以去除的光刻胶及聚合物的微粒111’，其会对后续工艺造成影响，进而影响到器件性能。

为此，于2005年8月10日公开的公开号为CN1653593A的中国专利申请提出了一种两步灰化的方法，其先利用不对衬底加偏置的灰化方法将大部分残留的光刻胶和聚合物去除，然后，再通过对衬底加偏置的方法进一步灰化去除剩余的光刻胶及聚合物。但是，该方法在第一步灰化处理中，需要在低温不加偏置的情形下去除大部分残留的光刻胶和聚合物，其去除的效率较低，延长了整个灰化处理所需的时间，使生产周期有所加长，并不适于在实际生产中推广应用。

发明内容

本发明提供一种沟槽的形成方法，在不影响生产周期的前提下，改善了现有的沟槽形成方法，提高了沟槽的形成质量。

本发明提供的一种沟槽的形成方法，包括步骤：

提供衬底，且所述衬底上具有刻蚀停止层及介质层；所述介质层的最表层材料与刻蚀停止层不同，用于在去除刻蚀停止层时，保护整个介质层；

在所述介质层上定义出沟槽图形；

刻蚀形成沟槽；

对所述衬底进行高温灰化处理，以去除刻蚀后残留的光刻胶及聚合物；

利用等离子体刻蚀方法去除所述刻蚀停止层，同时去除残留的光刻胶及聚合物的微粒；在不影响生产周期的前提下，提高沟槽的形成质量。

其中，所述高温灰化处理的温度在200至300℃之间。

其中，所述高温灰化处理过程中通入了氧气和氮气。

优选地，所述等离子体刻蚀方法去除刻蚀停止层的功率设置在800至1000W之间。

优选地，所述等离子体刻蚀方法去除刻蚀停止层的腔室压力设置在40至60mTorr之间。