[发明专利]连接孔的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种连接孔(Via)的形成方法。

背景技术

随着半导体集成电路制造工艺的不断发展，半导体器件的线宽越来越小，为降低后段金属互连结构的电阻电容延迟(RC Delay)，业界采用铜作为互连金属，采用低介电常数材料作为互连线之间的介质材料，并采用双镶嵌工艺来制造铜和低介电常数的双镶嵌结构。

双镶嵌结构的制造工艺一般如下：首先形成金属间介质层，该金属间介质层为低介电常数材料；然后，在该金属间介质层上形成连接孔和沟槽；接着，在所述连接孔和沟槽中、以及该金属间介质层上沉积金属铜，通过化学机械研磨工艺去除所述金属间介质层上的铜，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。

双镶嵌结构中，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或刻蚀形成的轮廓不好，会影响金属互连线之间的连接。

专利号为US 6914004B2的美国专利公开了一种连接孔的刻蚀方法。图1至图3为所述的美国专利公开的连接孔的刻蚀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中，将在作为金属间介质层的有机硅玻璃层212中刻蚀连接孔的工艺为两个部分，首先进行主刻蚀(Main etch)，刻蚀速度较快，刻蚀到一定深度后，停止主刻蚀，该深度不会使所述刻蚀停止层210露出；

接着执行过刻蚀(Over etch)，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，随着把半导体制造工艺向高技术节点发展，例如65nm甚至45nm，连接孔的线宽越来越小，对现有的刻蚀方法已经不能满足高技术节点的需要，在过刻蚀时，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。

发明内容

本发明提供一种连接孔的形成方法，本发明能够避免形成连接孔底部没有打开的缺陷。

本发明提供的一种连接孔的形成方法，包括：

提供半导体结构，在所述半导体结构上具有刻蚀停止层，在所述刻蚀停止层上具有金属间介质层；

在所述金属间介质层上形成光刻胶层；

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金属间介质层；

完成主刻蚀后，执行第一步过刻蚀工艺，刻蚀余下厚度的金属间介质层，在所述金属间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；

去除所述开口底部的刻蚀停止层。

可选的，所述第一步过刻蚀工艺为等离子刻蚀，产生等离子体的气体为含有碳氟化合物、O₂和惰性气体的组合气体。

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C₄F₆，其中，C₄F₆的流量为5至30sccm。

可选的，所述O₂的流量为5至20sccm。

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。

可选的，所述第二步过刻蚀工艺为等离子体刻蚀，产生等离子体的气体为含有碳氟化合物和惰性气体的组合气体。