专利名称：实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路的制造工艺方法，特别是涉及一种实 现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法。
背景技术：
在目前的半导体制造工艺流程中，金属-金属之间互连的过程是
1、 下层金属连线图形形成后，完成层间膜的淀积和平坦化。
2、 在平坦化后通过通孔的光刻和蚀刻形成孔。
3、 在通孔形成后，通过淀积通孔的阻挡层，钨和钨的化学-机械研磨 后形成钩塞。
4、 形成钨塞后再通过上层金属的淀积，并通过光刻，蚀刻后形成上
层金属的图形。
这样就实现了下层金属和上层金属的互连。
由于集成电路最小设计规则的縮小，金属连线和通孔的尺寸均不断縮 小。对通孔工艺来说，最小尺寸縮小后往往意味着用更昂贵的光刻胶和光 刻机来实现加工。这对于本导体集成电路的制造商来说，会大大增加生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种实现小尺寸通孔工艺的亥时虫方 法，在满足縮小后的最小设计规则下小尺寸通孔加工的同时，降低由于设
计规则縮小需要更新光刻技术的成本。
为解决上述技术问题，本发明的实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法是采
用如下技术方案实现的，将通孔的截面形状设计成上宽下窄的漏斗形，采
用干法刻蚀工艺刻蚀所述通孔。
在半导体集成电路的最小设计规则中，要求通孔的底部实现最小设计
规则，而通孔的顶端的开口部在不影响电特性的情况下没有最小设计规则 的约束。本发明充分利用这一特点，在不改变光刻尺寸的情况下通过改进 刻蚀工艺，将通孔的截面形状变成漏斗形。这样能有效的縮小通孔落在下 层金属上的面积，实现新的最小设计规则，縮小通孔的尺寸。而且可以完 全利用现有的工艺条件，不会增加开发成本，大大降低了技术更新的成本。
另外，将通孔的侧壁形状设计成倾斜，还有利于侧壁阻挡层的生成， 提高芯片的可靠性。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图1是现有的通孔截面形状示意图2是本发明的通孔截面形状示意图3是采用本发明的方法效果图。
具体实施例方式
如图1所示，现有通孔的截面形状都是垂直的，光刻的尺寸是多少， 刻蚀的尺寸也是多少，基本保持一致。由于通孔的底部与下层金属形成欧 母接触，底部必须随着下层金属的縮小而縮小，否则就不能形成可靠的连 接。而通孔顶部与上层金属形成欧母接触，尺寸大反而容易与上层金属接触。
本发明是在现有的光刻技术的条件下，利用干法刻蚀实现通孔剖面形 状的改变，从而达到縮小最小设计规则的目的。
如图2所示，在本发明中通孔的截面形状被设计成上宽下窄的漏斗 形。实现更小的曝光尺寸，同步縮小通孔开口和底部的尺寸。
一般通孔的刻蚀工艺步骤中包括顶层氮氧化硅的刻蚀，氧化膜的主刻 蚀，底部氮化硅的刻蚀。本发明采用干法刻蚀通孔的方法实现通孔截面形 状的改变。
其中，氧化膜的主刻蚀步骤的工艺参数设定范围如下
腔体压力30 60mTorr;上部电极的输出功率1500 2000W;下 部电极的输出功率800 1000W; Ar (氩气)气体的流量400 600 sccm; Co (—氧化碳气)气体的流量40 60 sccm; 02 (氧气)气体的流量 10 20 sccm; C4F8 (八氟四化碳气)气体的流量10 20 sccm。
根据需要，不同的参数设定组合可以实现不同的通孔截面倾斜角度， 从而调节通孔底部的尺寸。
主刻蚀步骤的工艺参数， 一般是通孔刻蚀的最关键步骤，其它步骤是 业界通用的，所以没有特别指出。调整通孔截面倾斜角度的关键在于气体 Co和Ar流量的调整。流量在所列的范围内变化，就可调出不同的角度。 以实现底部直径为0. 28um的通孔为例，当Co和Ar气体流量分别控制在 50sccm和500sccm时通孔底部的直径将比通孔开口部的直径小80 100nm。
如图3所示，在点18um (点18um是半导体工艺的一个发展节点，在这个节点整个业界有基本默认的设计规则。 一般在点18um这个节点，通 孔的直径在0.28um左右)逻辑工艺的情况下，通过不同的刻蚀条件可以 使通孔底部的尺寸比开口部的尺寸小50纳米到100纳米。
权利要求
1、一种实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法，其特征在于将通孔的截面形状设计成上宽下窄的漏斗形，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述通孔。
2、 根据权利要求1所述的实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法，其特征 在于在所述的干法刻蚀工艺中，主刻蚀步骤的工艺参数设定范围如下腔体压力30 60mTorr;上部电极的输出功率1500 2000W;下部电 极的输出功率800 1000 W; Ar气体的流量400 600 sccm; Co气体 的流量40 60 sccm; 02气体的流量10 20 sccm; C^8气体的流量 10 20 sccm。
3、 根据权利要求2所述的实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法，其特征 在于所述Co和Ar气体流量分别为50sccm和500sccm。
全文摘要
本发明公开了一种实现小尺寸通孔工艺的刻蚀方法，将通孔的截面形状设计成上宽下窄的漏斗形，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述通孔。本发明在满足缩小后的最小设计规则下小尺寸通孔加工的同时，降低由于设计规则缩小需要更新光刻技术的成本；还有利于侧壁阻挡层的生成，提高芯片的可靠性。
文档编号H01L21/768GK101192564SQ20061011886
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月29日 优先权日2006年11月29日
发明者吕煜坤, 徐继寅 申请人:上海华虹Nec电子有限公司