[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、在半导体衬底的底层金属线和底层层间膜表面上形成当前层层间膜。步骤二、定义出通孔的形成区域。步骤三、采用干法刻蚀对当前层层间膜进行主刻蚀形成通孔的开口，主刻蚀的刻蚀气体的选择比的设置同时会使主刻蚀过程中在停止层的表面产生难以去除的副产物。步骤四、采用干法刻蚀进行平坦化刻蚀，以去除停止层表面的副产物，平坦化刻蚀的工艺气体采用氧气加氩气，氧气和副产物进行化学反应使所述副产物分解，氩气对副产物进行物理轰击使副产物剥离。步骤五、填充金属层形成通孔。本发明能消除通孔的填充金属和底层金属线之间的空隙，从而能降低通孔的电阻，提高器件的性能。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别设计一种通孔的制造方法。

背景技术

在8寸晶圆孔工程刻蚀中，大部分填充物为W；而一些特殊产品要求导电性能更好，会将填充物由W改为导电性能更为优秀的Al。

Al虽然导电性能更好，但是在实际应用过程中发现Al填充反而出电阻偏大的现象。

通过失效模式分析发现，孔刻蚀完成后由Ti层和TiN层((Ti/TiN))组成的停留层即停止层与Al之间会产生应力，导致填充时Al与钛/氮化钛之间存在空隙，部分区域接触不良，反而使得电容电阻偏大。

对于孔刻蚀而言，为了保证对停止层的选择比和确保足够的过刻蚀窗口，会选择重选择比较高的刻蚀气体C₄F₈，在C₄F₈刻蚀过程中会生产较为难去除的副产物，并且C₄F₈在刻蚀TiN时容易聚集电荷，电荷会吸附刻蚀中产生的副产物，如副产物无法有效去除更易使TiN与Al产生空隙。

如图1所示，是现有通孔的制造方法形成的通孔的SEM照片；底层金属连线101的顶部表面形成有Ti层和TiN层102，可以看出，TiN层102的顶部表面不平坦，这会使得由Al填充形成的通孔103和TiN层102之间会产生空隙，接触效果较差，最后会使器件的电阻增加。

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，能消除通孔的填充金属和底层金属线之间的空隙，从而能降低通孔的电阻，提高器件的性能。

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、提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有由底层金属层图形化形成的底层金属线，在所述底层金属线之间间隔有底层层间膜；在所述底层金属线和所述底层层间膜表面上形成当前层层间膜。

步骤二、定义出通孔的形成区域，所述通孔的形成区域位于所述底层金属线的选定区域的正上方。

步骤三、采用干法刻蚀对所述当前层层间膜进行主刻蚀形成所述通孔的开口，所述主刻蚀以所述底层金属线的表面层为停止层，所述主刻蚀的刻蚀气体的选择比要求保证对所述停止层进行刻蚀选择以及确保形成满足要求的过刻蚀窗口，以所述通孔的开口形成后所述通孔的开口内所述停止层表面上的所述当前层层间膜都被去除干净；所述主刻蚀的刻蚀气体的选择比的设置同时会使所述主刻蚀过程中在所述停止层的表面产生难以去除的副产物。

步骤四、采用干法刻蚀进行平坦化刻蚀，以去除所述停止层表面的副产物并从而使所述通孔的开口的底部表面平坦，所述平坦化刻蚀的工艺气体采用氧气加氩气，所述氧气和所述副产物进行化学反应使所述副产物分解，所述氩气对所述副产物进行物理轰击使所述副产物剥离。

步骤五、在所述通孔的开口中填充金属层形成所述通孔。

进一步的改进是，所述底层金属层的表面上形成有Ti层和TiN层，所述停止层为所述TiN层。

进一步的改进是，所述当前层层间膜为氧化层。

进一步的改进是，所述当前层层间膜为BPSG氧化层。