[发明专利]一种干法刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种干法刻蚀方法。

背景技术

随着对超大规模集成电路高集成度和高性能的需求逐渐增加，半导体技术向着更小特征尺寸技术发展，工艺的复杂程度不断增加，对刻蚀工艺提出了更高的要求。

现有技术的干法刻蚀方法包括以下步骤：

提供一干法刻蚀腔体；

提供一半导体基底，所述半导体基底由下至上依次包括器件层、铜互联层、介电层以及图案化的掩膜层；

进行主刻蚀工艺，即通过常用的干法刻蚀方式依次对上述介电层进行刻蚀，去除介电层，暴露上述铜互联层；

去除多余的光刻胶层。

上述干法刻蚀方法主要包括主刻蚀(Main Etch，ME)和光刻胶去除(Strip)两个步骤，主刻蚀步骤用于通过一次性的刻蚀暴露上述铜互联层，光刻胶步骤用于在完成主刻蚀步骤后去除光刻胶层。由于在进行干法刻蚀时，多个晶元(Wafer)位于同一个干法刻蚀腔体中，已经完成干法刻蚀的晶元会在主刻蚀步骤中不可不免的产生一些含有的CF^*的高分子聚合物，这些含有的CF^*的高分子聚合物不仅会与已经完成干法刻蚀的晶元上的铜发生反应生成还会附着在未完成干法刻蚀的晶元的表面，晶元盒中其他还未完成干法刻蚀的晶元在完成主刻蚀步骤后也会与含有的CF^*的高分子聚合物发生反应生成如果晶元在干法刻蚀后其表面的铜与与含有的CF^*的高分子聚合物发生反应生成则在干法刻蚀步骤后的清洗步骤(通常采用ST250)中，会与清洗剂中含有的碱性(alkalescent)物质发生反应产生C_U²⁺，从而导致铜表面产生凹坑缺陷。一旦生成凹坑缺陷在进行清洗步骤后的一些处理操作中，凹坑缺陷会被不断放大，最终导致严重的工艺缺陷。

图1-3为现有技术中晶元完成干法刻蚀步骤和清洗步骤后的一种处理操作，如图1所示，上述凹坑缺陷位于TM层，TM层上由下至上依次设有氮化硅(SiN)层和氧化物(Oxide)层，SiN层和Oxide层形成有位于凹坑缺陷上方的凹槽，沉积TiN/AL/TiN层并在TiN/AL/TiN层继续形成位于凹坑缺陷上方的凹槽，沉积Oxide层并在Oxide层继续形成位于凹坑缺陷上方的凹槽，由图中可清楚的看出，当进行上述处理操作时，TM层中的凹坑缺陷越来越大，从而造成越来越严重的工艺缺陷。

图4-5为现有技术中完成图1-3的处理操作后的晶元的电子显微镜示意图，由图中可看出TM层中的凹坑缺陷越来越大。

综上所述，如何在干法刻蚀中降低含有的CF^*的高分子聚合物对晶元的影响，避免产生凹坑缺陷是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能避免产生凹坑缺陷的干法刻蚀方法。

本发明采用如下技术方案：

一种干法刻蚀方法，包括：

提供一干法刻蚀腔体；

提供一半导体基底，所述半导体基底由下至上依次包括器件层、铜互联层、介电层以及图案化的掩膜层；

所述干法刻蚀方法还包括：

主刻蚀的步骤，以所述图案化的掩膜层进行干法刻蚀，以去除部分所述介电层；

过刻蚀的步骤，继续以所述图案化的掩膜层，配合碳氟聚合物和过量的氧气进行干法刻蚀，以暴露所述铜互联层；

去除所述掩膜层。

优选的，在进行所述主刻蚀步骤之前，所述干法刻蚀方法还包括：

预清理的步骤，向所述干法刻蚀腔体内通入预定体积的氧气以清除附着在所述半导体基底的所述掩膜层上的碳氟聚合物。

优选的，进行所述预清理时，所述反应腔室内的压力为300mt。

优选的，进行所述主刻蚀时，所述反应腔室内的压力为60mt。

优选的，进行所述过刻蚀时，所述反应腔室内的压力为60mt。

优选的，进行所述预清理时，所述氧气的流量为1500sccm。

优选的，利用第一刻蚀气体进行所述主刻蚀，所述第一刻蚀气体包括四氟化碳、三氟甲烷以及氮气；

所述四氟化碳的流量为150sccm，所述三氟甲烷的流量为50sccm，所述氮气的流量为170sccm。

优选的，利用第二刻蚀气体进行所述过刻蚀，所述第二刻蚀气体包括四氟化碳、氩、氧气以及氮气；