[发明专利]通孔的制造方法

说明书

本发明公开了一种通孔的制造方法，包括：步骤一、依次形成硬质掩膜层、介质抗反射层、底部抗反射层和光刻胶。步骤二、对光刻胶进行图形化并形成第一开口。步骤三、进行第一次刻蚀将图形转移到底部抗反射层和介质抗反射层中并形成第二开口；第一次刻蚀的刻蚀气体中包括不敏锐气体和敏锐气体，通过调节非敏锐气体的气体含量调节第二开口的关键尺寸。步骤四、依次对硬质掩膜层和层间膜进行刻蚀将图形向下转移并在层间膜中形成通孔开口。本发明能提高通孔的关键尺寸大小的稳定性，从而能防止由于通孔的关键尺寸偏差而导致的产品良率问题。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种通孔(CT)的制造方法。

背景技术

在半导体工艺制程中，通孔刻蚀(CT-ET)是连接前段器件与后段金属互联的关键性技术。起着承前启后的作用。因为通孔的高深宽比的特性，因此对定义通孔的材质、刻蚀通孔的大小等都有严格的定义。刻蚀通孔的偏差会直接影响到后续钨的填充，导致金属的阻值变高，甚至断路。影响着产品的良率。而伴随着工艺制程的时长和周期的变化，钨通孔的尺寸总会发生一些变化。通常主要有以下三种方法来控制钨通孔尺寸的稳定：

1)通过增减能量的方式来定义光刻胶通孔的曝光尺寸来控制刻蚀中钨通孔的尺寸，但是在能量改变光刻胶通孔尺寸的同时也会改变光刻胶的形貌。光刻胶通孔的曝光尺寸能透过光刻显影后检测(ADI)得到的光刻胶显影后的关键尺寸来调整。这种方法的确定是：会影响光刻曝光条件的稳定。

2)在刻蚀步骤通过调节氧气的含量来调节通孔的大小，刻蚀步骤包括了对光刻胶底部的底部抗反射层(BARC)和介质抗反射层(DARC)的刻蚀以及对层间膜(ILD) 的刻蚀。但是氧气比较敏锐，调控流量在0.1sccm～0.2sccm，这会使得调节的稳定度不足。所以也很难控制钨通孔的尺寸。另外，这种方法还容易受刻蚀腔体时数高低的影响。刻蚀腔体时数为在刻蚀设备的反应腔中已经进行过的刻蚀工艺的总时间。

3)通过刻蚀设备的反应腔中的功率(power)来调控，但是设备调控的趋势会随着腔体料件的变化而变化，极难找出固定规律性；如何维持钨通孔的大小稳定就显得十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通孔的制造方法，能提高通孔的关键尺寸大小的稳定性，从而能防止由于通孔的关键尺寸偏差而导致的产品良率问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的通孔的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在需要形成通孔的层间膜表面上依次形成硬质掩膜层、介质抗反射层(DARC)、底部抗反射层(BARC)和光刻胶(PR)。

步骤二、对所述光刻胶进行图形化并形成第一开口，所述第一开口位于所述通孔的形成区域。

步骤三、以所述光刻胶为掩膜依次对所述底部抗反射层和所述介质抗反射层进行第一次刻蚀将图形转移到所述底部抗反射层和所述介质抗反射层中，图形化后的所述底部抗反射层和所述介质抗反射层中形成有第二开口，所述第二开口位于所述第一开口底部且是所述第一开口向下转移形成。

所述第一次刻蚀的刻蚀气体中包括不敏锐气体和敏锐气体，所述敏锐气体的气体含量变化对所述第二开口的关键尺寸变化大于所述非敏锐气体的气体含量变化对所述第二开口的关键尺寸变化。

所述第一次刻蚀中会在所述第二开口的侧面形成聚合物(polymer)，通过调节所述非敏锐气体的气体含量调节所述第二开口的侧面聚合物的厚度来调节所述第二开口的关键尺寸。

步骤四、依次对所述硬质掩膜层和所述层间膜进行刻蚀将图形向下转移并在所述层间膜中形成通孔开口，所述通孔开口的关键尺寸由所述第二开口定义。

进一步的改进是，步骤一中所述硬质掩膜层为无定型碳层(APF)。

进一步的改进是，步骤一中，所述介质抗反射层的顶部还形成有由氧化硅组成的盖帽层。