[发明专利]一种增强低介电材料对TiN硬掩模刻蚀选择性的方法

权利要求书

1.一种增强低介电材料对TiN硬掩模刻蚀选择性的方法，该方法用于在半导体结构中对沟道及通孔进行一次成型的工艺中，所述半导体结构包含在衬底（10）上形成的金属层（11），再在所述衬底（10）及金属层（11）的表面向上依次形成的阻挡层（20）、低介电常数材料的介电层（30）、中间层（40）、TiN硬掩模（50）、底部抗反射层（60），以及光刻胶（70）；其特征在于，所述方法包含以下步骤：

根据光刻胶（70）上形成的图案（71），向下依次刻蚀所述底部抗反射层（60）、中间层（40）和介电层（30），以形成该半导体结构中的所述通孔（80）；

在形成所述通孔（80）后，依次进行光刻胶剥离的两个步骤：

在第一步骤中，使用第一反应气体的等离子体，刻蚀去除全部的所述光刻胶（70），并刻蚀去除所述底部抗反射层（60）在深度方向上的绝大部分；

在第二步骤中，使用第二反应气体的等离子体进行过刻蚀，以刻蚀去除所述底部抗反射层（60）的剩余部分，而使TiN硬掩模（50）的表面暴露出来；所述第二反应气体是含氮但不含氧的气体；

在光刻胶剥离后，根据TiN硬掩模（50）上形成的开口（51），向下依次刻蚀所述中间层（40）和介电层（30），以形成该半导体结构中的所述沟道（90）。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的第一步骤中，用以生成等离子体的第一反应气体是氧气、一氧化碳或二氧化碳气体，或其中任意两种或三种气体的混合气体。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的第二步骤中，用以生成等离子体的第二反应气体是氮气，或氨气，或氮气和氢气的混合气体。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的两个步骤中，第二步骤的刻蚀速率小于第一步骤的刻蚀速率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的第一步骤中，第一反应气体的气压低于100mT，并通过施加60MHz或13MHz的射频功率来形成刻蚀用的等离子体。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的第二步骤中，第二反应气体的气压低于100mT 或高于180mT，并通过施加60MHz/13MHz，或60MHz/2MHz的射频功率，来形成用于过刻蚀的等离子体。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

在光刻胶剥离的第一步骤之后，所述底部抗反射层（60）的剩余部分的厚度（a）足够小，同时又能够使下方的所述TiN硬掩模（50）的表面不会暴露出来。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

当利用碳氟化合物的等离子体来刻蚀形成半导体结构中的所述沟道（90）时，所述TiN硬掩模中的氮含量越高，所述沟道（90）的刻蚀速率越低，所述低介电常数材料的介电层（30）对TiN硬掩模（50）的选择性越高。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

刻蚀形成所述沟道（90）后，该沟道（90）的布置是穿透所述中间层（40），并向下延伸至所述介电层（30）的设定深度（b）；

而所述通孔（80）的布置是自所述介电层（30）的设定深度（b）位置开始向下延伸，并穿透所述介电层（30）及阻挡层（20），并使所述金属层（11）的表面在该通孔（80）中暴露出来。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

在所述半导体结构中刻蚀形成所述通孔（80）的过程，包含：

在光刻胶剥离的两个步骤之前，向下刻蚀以达到能够依次穿透与所述底部抗反射层（60）、中间层（40）和介电层（30）所在深度对应的位置，并刻蚀了所述阻挡层（20）自顶面向下的一部分，但没有穿透该阻挡层（20）；

以及，在刻蚀形成所述沟道（90）之后，继续刻蚀所述阻挡层（20）的剩余部分，和所述金属层（11）自顶面向下的一部分，以使所述金属层（11）的表面在该通孔（80）中暴露出来。