[发明专利]金属互连结构的刻蚀方法

说明书

本申请公开了一种金属互连结构的刻蚀方法，包括：通过光刻工艺在抗反射层上除目标区域以外的其它区域覆盖光阻，抗反射层形成于第一介质层上，第一介质层形成于第二介质层上，第二介质层形成于第三介质层上，第三介质层中形成有金属连线；通过包括低刻蚀比的反应气体刻蚀去除目标区域的抗反射层；通过包括氟碳化合物的反应气体进行刻蚀；通过包括氟碳化合物和氢气的反应气体进行刻蚀在光阻的表面形成所述保护层；通过包括氟碳化合物的反应气体进行刻蚀去除目标区域的第一介质层和第二介质层；去除光阻。通过本申请提供的金属互连结构的刻蚀方法能够提高器件的可靠性和制造效率。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种金属互连结构的刻蚀方法。

背景技术

半导体制造的后端(back end of line，BEOL)工序中会采用铜-铝互连结构，其制作工艺通常是在介质层中刻蚀形成通孔后，然后通孔里面填充金属钨层，再对金属钨层进行平坦化，形成钨接触通孔(via)，然后在接触通孔上形成铝金属连线(contact)，通过钨通孔实现铝金属连线与介质层下方的铜金属连线的互连。

相关技术中，金属互连结构中的上层金属的对准图形是在前一层结构的通孔中形成，在刻蚀过程中，为了保证通孔的形貌，通常采用对光阻的刻蚀选择比较高且反应副产物(polymer)较重的反应气体进行刻蚀。

然而，采用对光阻的刻蚀选择比较高的反应气体进行刻蚀，由于通孔和对准图形的线宽差异较大，容易受到微负载效应(micro-loading)的影响，造成对准图形所在区域的反应副产物堆积较多，容易形成阻碍刻蚀(block etch)，从而导致对准图形的形貌较差，进而使后续的光刻对准有较大几率失败，降低了器件的制造效率；如果采用反应副产物(polymer)较轻的反应气体，刻蚀形成的顶部图形容易形成条纹(striation)，会导致介电材料的损失，易造成通孔之间的电压击穿，降低了器件的可靠性。

发明内容

本申请提供了一种金属互连结构的刻蚀方法，可以解决相关技术中提供的金属互连结构的刻蚀方法所导致的器件的可靠性较差、制造效率较低的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种金属互连结构的刻蚀方法，包括：

通过光刻工艺在抗反射层上除目标区域以外的其它区域覆盖光阻，所述抗反射层形成于第一介质层上，所述第一介质层形成于第二介质层上，所述第二介质层形成于第三介质层上，所述第三介质层中形成有金属连线；

通过低刻蚀比的反应气体刻蚀去除所述目标区域的抗反射层，所述低刻蚀速率气体是对光阻和抗反射层的刻蚀速率的比值为1至2的气体；

通过包括氟碳化合物的反应气体进行刻蚀；

通过包括氟碳化合物(CF_x)和氢气(H₂)的反应气体进行刻蚀在所述光阻和刻蚀形成的通孔的表面形成保护层；

通过包括氟碳化合物的反应气体进行刻蚀去除所述目标区域的第一介质层和第二介质层；

去除所述光阻。

可选的，所述抗反射层包括底部抗反射涂层(bottom anti-reflective coating，BARC)。

可选的，所述低刻蚀比的反应气体包括氮气。

可选的，所述通过包括氟碳化合物的反应气体进行刻蚀的刻蚀时间为10秒至40秒。

可选的，所述第一介质层包括正硅酸乙酯(tetraethoxysilane，TEOS)。

可选的，所述第二介质层包括氮化物掺杂碳化硅(nitride doped siliconcarbide，NDC)。

可选的，所述第三介质层包括二氧化硅(SiO₂)层。