专利名称：通孔及金属线沟槽的刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及半导体元器件的制造技术，尤其是指一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法。
背景技术：
通孔作为多层金属层间互连以及器件有源区与外界电路之间连接的通道，在器件 结构组成中具有重要的作用。为了保证器件工作的稳定性，要求填充导电材料后的通孔具 有良好的导电特性，即阻值越小越好，这使得对通孔刻蚀工艺的严格控制变得非常重要。随着器件的密集程度和工艺的复杂程度不断增加，对通孔刻蚀工艺提出了更高的 要求。随着集成电路的深亚微米尺寸发展，特征尺寸(⑶)逐渐变小，在半导体制造工艺进 入65nm乃至45nm节点工艺之后，针对超厚金属互连线及其通孔工艺，刻蚀方法大多采用两 阶段刻蚀方法。图1为现有技术中的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的流程图。图加 图加为现 有技术中通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的示意图。结合图1、图加 图加所示，现有技术 中的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法包括如下所述的步骤步骤101，在半导体衬底上沉积通孔刻蚀停止层和通孔介质层，通过刻蚀形成通孔 (Via)，并使用电化学镀(ECP，Electro-Chemical Plating)工艺在通孔内填充铜金属，形成铜层。如图加所示，在本步骤中，首先在半导体衬底200上依次沉积通孔刻蚀停止层201 和通孔介质层202 ；然后，利用光刻技术在通孔介质层202上定义出通孔的开口图形，再通 过刻蚀形成通孔210 ；接着，为了使后续填充的铜金属与通孔210的侧壁的通孔介质层202 具有良好的粘附性，同时为了防止铜金属向通孔介质层202内扩散，在填充铜金属之前可 先沉积一粘附阻挡层203，该粘附阻挡层203 —般可由钽或氮化钽(Ta/TaN)组合物构成； 此后，在粘附阻挡层203上形成铜的晶种层204，再使用ECP工艺在通孔210内填充铜金属， 形成铜层205。步骤102，通过化学机械抛光(CMP)工艺进行平坦化处理。如图2b所示，在本步骤中，可通过CMP工艺进行平坦化处理，以清除通孔介质层 202的表面之上的多余的铜层205、晶种层204和粘附阻挡层203。步骤103，在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上沉积超厚金属线沟槽介质层和 光刻胶(PR)层，对光刻胶层进行图案化处理。如图2c所示，在本步骤中，可在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次沉积 停止层(Stop Layer) 206、氧化绝缘层(Oxide Dielectric Layer) 207、绝缘抗反射涂层 (DARC, Dielectric Antireflective Coating) 208 和 PR 层 209。其中，上述停止层、氧化绝 缘层和绝缘抗反射涂层总称为超厚金属线沟槽介质层。然后，可对上述光刻胶层209进行 图案化处理，即根据所需转印的图形对光刻胶层209进行曝光和显影后，得到图案化的光 刻胶层209。
另外，上述的停止层206的主要成分可以是氮化硅(SiN)、碳化硅(SiC)、碳氧化硅 (SiOC)或碳氮化硅(SiNC)等材料中的一种或其任意组合，一般情况下为SiN;上述氧化绝 缘层207的主要成分可以是非掺杂硅玻璃(USG，Und0ped Silicate Glass)；上述绝缘抗反 射涂层208作为吸光层，其主要成分一般为SiON。上述停止层206的厚度一般为1200埃 (A),氧化绝缘层207的厚度一般为34000入，绝缘抗反射涂层208的厚度一般为600入。步骤104，以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘抗反射涂层。如图2c所示，在本步骤中，将以上述图案化的光刻胶层209为掩膜，对绝缘抗反射 涂层208进行刻蚀，以形成后续进行主刻蚀的刻蚀窗口。步骤105，进行主刻蚀(ME，Main Etch)工艺。如图2d所示，在本步骤中，在完成上述对绝缘抗反射涂层的刻蚀之后，将进行主 刻蚀工艺，即通过常用的刻蚀方式(例如，常用的干法刻蚀等)对上述的氧化绝缘层207进 行刻蚀。步骤106，进行过刻蚀(0E，Over Etch)工艺。当通过上述主蚀刻工艺对氧化绝缘层207进行刻蚀时，为了保证对氧化绝缘层 207的完全刻蚀，将对停止层206进行过刻蚀工艺，即当使用上述主刻蚀工艺刻蚀到停止层 时，将停止主刻蚀工艺，而使用过刻蚀工艺对停止层206进行一定深度的刻蚀，以保证所需 刻蚀的氧化绝缘层207被完全去除，同时还需保留一定厚度的停止层206。如图2e所示。在完成上述步骤106后，即可形成所需的超厚金属线沟槽。而在后续的工艺中，可 在上述所形成的超厚金属线沟槽中填充相应的金属，从而形成所需的超厚金属线。以上所述的步骤均为理想状态下的实施方式。而在实际应用情况中，由于半导体 工艺精度的限制，在进行主刻蚀工艺时，很难保证在刻蚀深度方向上的平均刻蚀，从而使得 在将要完成主刻蚀工艺时，被刻蚀的氧化绝缘层207中各个部位的刻蚀深度并不相同，存 在一定的差距。因此，当主刻蚀工艺中刻蚀深度最大的部分已经接触到停止层时，刻蚀深度 最小的部分离停止层还有一定的距离，如图3所示。此时，由于刻蚀深度最大的部分已经接 触到停止层，因此需要切换到过蚀刻工艺。在主刻蚀工艺中，所需刻蚀的材料主要为氧化绝 缘层207中的氧化物(Oxide)，而在过刻蚀工艺中，所需刻蚀的材料主要为停止层206中的 氮化硅(SiN)。因此，在主刻蚀工艺和过刻蚀工艺中所使用的Oxide/SiN的选择比(即对 Oxide的刻蚀速度与对SiN的刻蚀速度的比值)不相同。如图3所示，设当主刻蚀工艺中刻蚀深度最大的部分已接触停止层时，刻蚀深度 最小的部分离停止层的距离为A ；而在过刻蚀工艺中，由于停止层需要保证一定的损耗和 残留，因此在过刻蚀工艺中，必须设置一个停止层可被刻蚀的最大深度B。由此可知，为了在 停止层被刻蚀的深度达到B之前完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层207，在过刻蚀工艺中的 Oxide/SiN的选择比S则必须满足条件S彡A/B。在现有技术中，由于半导体工艺精度的限制，且氧化绝缘层207的厚度很大，例 如，一般为33000 35000埃(人)，因此上述A的最小值一般为5000 A，而为了防止发生停 止层的刻穿(Punch Through)现象，现有技术中一般将B的最大值设置为400人，因此过刻 蚀工艺中所需的Oxide/SiN的选择比S必须大于或等于12. 5 1才能满足工艺要求。但 是，在现有技术中，过刻蚀工艺中所能达到的S的最大值仅为6 1。因此，在现有技术中 的过刻蚀工艺中，如果保证停止层的最大蚀刻深度不超过B，则会使得部分所需去除氧化绝缘层未被完全刻蚀，从而造成氧化绝缘层的残留，对后续的工艺造成不利的影响，如图4所 示；而如果保证能完全去除所需去除的氧化绝缘层，则会发生对停止层的刻蚀深度超过所 允许的最大值B，甚至发生停止层的刻穿现象，如图5所示，从而对所形成的半导体器件的 电学性能造成极大的不利影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法，从而避免无法完全 去除所需刻蚀的氧化绝缘层的现象以及对停止层的刻蚀深度超过所允许的最大值或刻穿 停止层的现象。为达到上述目的，本发明中的技术方案是这样实现的一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法，该方法包括在半导体衬底上沉积通孔刻蚀停止层和通孔介质层，通过刻蚀形成通孔，并使用 电化学镀工艺在通孔内填充铜金属，形成铜层；通过化学机械抛光工艺进行平坦化处理；在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次交替沉积N个停止层和N个氧化绝缘 层；所述N个停止层包括沉积在平坦化处理后的通孔和通孔介质层之上的第一停止层以 及(N-I)个沉积在各个氧化绝缘层之间的中间停止层；在最后沉积的氧化绝缘层上沉积绝缘抗反射涂层和光刻胶层，对光刻胶层进行图 案化处理；以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘抗反射涂层；对所述各个氧化绝缘层分别进行主刻蚀工艺，对所述各个中间停止层分别进行过 刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺，最后对第一停止层进行过刻蚀工艺，形成超厚金属线沟槽。该方法还进一步包括预先设定所述各个停止层的厚度以及各个氧化绝缘层的厚度。所述主刻蚀工艺中所采用的刻蚀气体为氟碳化合物化学气体。所述氟碳化合物化学气体为八氟化三碳、八氟化四碳、六氟化四碳或六氟化二碳中的一种气体或多种气体的 不同组合。所述中间停止层刻蚀工艺中所采用的刻蚀气体为二氟甲烷、氧气和氮气的混合气 体。所述二氟甲烷的流量为30 50标准毫升/分钟；所述氧气的流量为40 60标准毫升/分钟；所述氮气的流量为15 30标准毫升/分钟。所述氧化绝缘层的厚度为16500 A 17500 A。所述各个中间停止层的厚度相等；所述N个氧化绝缘层的厚度相等。所述第一停止层的厚度为1100 A 1300 A ；所述中间停止层的厚度为400 A 600 A。综上可知，本发明中提供了一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法。在所述通孔及金 属线沟槽的刻蚀方法中，由于在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次交替沉积了 N个 停止层和N个氧化绝缘层，并在后续的处理过程中对所述各个氧化绝缘层分别进行主刻蚀工艺，对所述各个中间停止层分别进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺，最后对第一停 止层进行过刻蚀工艺，因而可在上述的刻蚀过程中逐步缩小刻蚀深度最大的部分与刻蚀深 度最小部分之间的距离，使得在对最后一层停止层(即第一停止层)进行过刻蚀工艺时，既 可以完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层，又可以使得对最后一层停止层的刻蚀深度不超过相 应的数值，从而有效地避免无法完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层的现象以及对第一停止层 的刻蚀深度超过所允许的最大值或刻穿停止层的现象，提高所形成的半导体器件的电学性 能。
图1为现有技术中的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的流程图。图2a 图2e为现有技术中通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的示意图。图3为现有技术中的主刻蚀工艺的示意图。图4为现有技术中的残留的氧化绝缘层的示意图。图5为现有技术中的停止层的刻穿现象的示意图。图6为本发明中的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的流程图。图7a 图7d为本发明中通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的示意图。图8为本发明中的第二氧化绝缘层的主刻蚀工艺的示意图。图9为本发明中的第二停止层的中间停止层刻蚀工艺的示意图。图10为本发明中的第一氧化绝缘层的主刻蚀工艺的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附图及具体 实施例对本发明再作进一步详细的说明。图6为本发明中的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的流程图。图7a 图7d为本发 明中通孔及金属线沟槽的刻蚀方法的示意图。结合图6、图7a 图7d所示，本发明中所提 供的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法包括如下所述的步骤步骤601，在半导体衬底上沉积通孔刻蚀停止层和通孔介质层，通过刻蚀形成通 孔，并使用ECP工艺在通孔内填充铜金属，形成铜层。如图7a所示，在本步骤中，首先在半导体衬底200上沉积通孔刻蚀停止层201和 通孔介质层202 ；然后，利用光刻技术在通孔介质层202上定义出通孔的开口图形，再通过 刻蚀形成通孔210 ；接着，为了使后续填充的铜金属与通孔210的侧壁的通孔介质层202具 有良好的粘附性，同时为了防止铜金属向通孔介质层202内扩散，在填充铜金属之前可先 沉积一粘附阻挡层203，该粘附阻挡层203 —般可由Ta/TaN组合物构成；此后，在粘附阻挡 层203上形成铜的晶种层204，再使用ECP工艺在通孔210内填充铜金属，形成铜层205。上述粘接阻挡层203为增强半导体衬底或下层金属材料与通孔内连接材料间连 接效果的过渡层，该粘接阻挡层203的主要成分可以是钛(Ti)、镍(Ni)或铝铜合金等材料。 通孔介质层202的主要成分可以是磷硅玻璃(PSG)、硼硅玻璃(BSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、氟 硅玻璃(FSG)以及黑钻石(BD)等材料中的一种材料或多种材料的任意组合。步骤602，通过CMP工艺进行平坦化处理。
如图7b所示，在本步骤中，可通过CMP工艺进行平坦化处理，以清除通孔介质层 202的表面之上的多余的铜层205、晶种层204和粘附阻挡层203。步骤603，在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次交替沉积N个停止层和N个
氧化绝缘层。在本步骤中，将在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次交替沉积N个停止层 和N个氧化绝缘层，其中，N为大于或等于2的自然数。例如，可先在平坦化处理后的通孔 和通孔介质层上沉积第一停止层，然后在第一停止层上沉积第一氧化绝缘层；接着沉积第 二停止层，再在第二停止层上沉积第二氧化绝缘层；…；沉积第N停止层，最后再在第N停 止层上沉积第N氧化绝缘层。由此可知，最后所沉积的仍然为氧化绝缘层。另外，上述第一 停止层的厚度与现有技术中的停止层厚度相等，而上述所沉积的N个停止层和N个氧化绝 缘层的总厚度大于或等于现有技术中所沉积的一个停止层和一个氧化绝缘层的总厚度。其 中，为了叙述的方便，可将上述除所述第一停止层外的(N-I)个其它的停止层(即第二停止 层 第N停止层)均统称为中间停止层(MSL，MiddleStop Layer)。因此，上述N个停止层 包括沉积在平坦化处理后的通孔和通孔介质层之上的第一停止层以及(N-I)个沉积在各 个氧化绝缘层之间的中间停止层。因此，在本发明的实施例中，可根据实际应用情况，预先 设置N的值，并预先设定所述各个停止层(包括第一停止层和各个中间停止层)的厚度以 及各个氧化绝缘层的厚度。各个中间停止层的厚度可以彼此相等，也可以不相等；所述N个 氧化绝缘层的厚度可以彼此相等，也可以不相等。以N = 2为例，如图7c所示，在本步骤中，可先在平坦化处理后的通孔和通孔介质 层上沉积第一停止层7061，然后再沉积第一氧化绝缘层7071 ；接着沉积第二停止层7062， 再在第二停止层7062上沉积第二氧化绝缘层7072。设所述第一停止层7061、第二停止层 7062、第一氧化绝缘层7071和第二氧化绝缘层7072的厚度分别为Tl、T2、Yl和Y2 ；设图 2(c)中所示的现有技术中的停止层206的厚度为T，氧化绝缘层207的厚度为Y，则在本发 明的实施例中，上述Tl可小于或等于T，T2则小于T，Yl和Y2则均小于Y，且Tl、T2、Yl和 Y2应满足条件T1+T2+Y1+Y2 ^ Τ+Υ。进一步地，在本发明的具体实施例中，还可根据实际应 用情况，预先设定上述Τ1、Τ2、Υ1和Υ2的取值。例如，可预先设定Y1 = Y2，且Yl和Y2的 取值范围为16500 A 17500 A，Tl的取值范围为1100 A 1300 A，T2的取值范围为 400 A 600 A。另外，在本发明的具体实施例中，上述Yl和Y2也可以不相等，例如，Y2 > Yl 或 Yl > Y2。此外，在本发明的实施例中，上述N的取值还可以是3、4、5、…等大于2的自然数， 且N取其它值时的具体实施方式
与上述N = 2时的实施方式相类似，在此不再赘述。另外，上述的第一停止层和各个中间停止层的主要成分可以是SiN，上述各个氧化 绝缘层的主要成分可以是非掺杂硅玻璃(USG，Undoped SilicateGlass) 0步骤604，在最后沉积的氧化绝缘层上沉积绝缘抗反射涂层和I3R层，对PR层进行 图案化处理。如图7c所示，在本步骤中，将在上述最后沉积的氧化绝缘层(即第N氧化绝缘层) 上继续沉积绝缘抗反射涂层208和ra层209。然后，可对上述ra层209进行图案化处理， 即根据所需转印的图形对I3R层209进行曝光和显影后，得到图案化的TO层209。步骤605，以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘抗反射涂层。
如图7c所示，在本步骤中，将以上述图案化的光刻胶层209为掩膜，对绝缘抗反射 涂层208进行刻蚀，以形成后续进行主刻蚀的刻蚀窗口。步骤606，对上述的各个氧化绝缘层分别进行主刻蚀工艺，对上述的各个中间停止 层分别进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺，最后对第一停止层进行过刻蚀工艺，形成 超厚金属线沟槽。在本步骤中，在完成上述对绝缘抗反射涂层的刻蚀之后，将先对第N氧化绝缘层 进行主刻蚀工艺，再对第N停止层进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺；然后对第(N-I) 氧化绝缘层进行主刻蚀工艺，再对第(N-I)停止层进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工 艺；…；接着对第一氧化绝缘层进行主刻蚀工艺，最后再对第一停止层进行过刻蚀工艺，以 形成所需的超厚金属线沟槽。在本发明的实施例中，可通过常用的刻蚀方式(例如，常用的干法刻蚀等)对上述 的各个氧化绝缘层进行主刻蚀工艺；所采用的刻蚀气体通常为氟碳化合物化学气体，例如， 八氟化三碳(C3F8)、八氟化四碳(C4F8)、六氟化四碳(C4F6)或六氟化二碳(C2F6)中的一种气 体或多种气体的不同组合，还可以使用三氟甲烷(CHF3)。在本发明的具体实施例中，所使用 的刻蚀气体一般为六氟化二碳(C2F6)以及相应的辅助气体(例如，氧气、一氧化碳等)的混 合气体。另外，还可通过常用的刻蚀方式(例如，常用的干法刻蚀等)对上述的各个停止层 (包括各个中间停止层和第一停止层)进行过刻蚀工艺。所采用的刻蚀气体可以是C3F8、 C4F8, C4F6或C2F6中的一种气体或多种气体的不同组合，也可以使用CHF3。在本发明的具体 实施例中，所使用的刻蚀气体一般为C2F6以及相应的辅助气体(例如，氧气、氩气等)的混 合气体。此时，Oxide/SiN的选择比一般为2 1 6 1，因此，在上述过刻蚀工艺中，将 使得刻蚀深度最小的部分对氧化绝缘层的刻蚀速度大于刻蚀深度最大的部分对停止层的 刻蚀速度，从而可以缩小刻蚀深度最大的部分与刻蚀深度最小的部分之间的距离。此外，还可通过常用的刻蚀方式(例如，常用的干法刻蚀等)对上述的各个中间停 止层进行中间停止层刻蚀工艺。所采用的刻蚀气体可以是二氟甲烷(CH2F2)、氧气(O2)和 氮气怳)的混合气体。其中，CH2F2的流量为30 50标准毫升/分钟(sccm，Standard Cubic Centimeter per Minute)， O2 白勺^:40 60sccm, N2 白勺^15 30sccm。 此时，Oxide/SiN的选择比一般为1 2 1 4。因此，在上述中间停止层刻蚀工艺中，将 使得刻蚀深度最小的部分对中间停止层的刻蚀速度大于刻蚀深度最大的部分对氧化绝缘 层的刻蚀速度，从而可以进一步缩小刻蚀深度最大的部分与刻蚀深度最小的部分之间的距离。其中，在使用上述主刻蚀工艺进行刻蚀时，当刻蚀深度最大的部分刚接触到相应 的停止层(包括中间停止层和第一停止层)时，将自动停止主刻蚀工艺并切换到过刻蚀工 艺；而在使用过刻蚀工艺进行刻蚀时，当刻蚀深度最小的部分刚接触到相应的中间停止层 时，将自动停止过刻蚀工艺并切换到中间停止层刻蚀工艺；而在使用中间停止层刻蚀工艺 进行刻蚀时，当刻蚀深度最浅的部分已完成对中间停止层的刻蚀时，将自动停止中间停止 层刻蚀工艺而切换到下一轮的主刻蚀工艺；依此类推，直至完成对第一停止层的过刻蚀工 艺，形成所需的超厚金属线沟槽。由于上述所沉积各个氧化绝缘层的厚度远小于现有技术中的氧化绝缘层的厚度，因此，在每个主刻蚀工艺中，当刻蚀深度最大的部分刚接触到停止层，从而切换到过刻蚀工 艺时，刻蚀深度最小的部分离停止层的距离也远小于现有技术中的距离A。因此，只要设置 合适的各个中间停止层的厚度，即可在使用较小的Oxide/SiN的选择比的情况下，通过后 续的过刻蚀工艺缩小上述刻蚀深度最大的部分与刻蚀深度最小的部分之间的距离，并在后 续的中间停止层刻蚀工艺中进一步缩小上述刻蚀深度最大的部分与刻蚀深度最小的部分 之间的距离。因此，在本发明的实施例中，当对第一停止层开始进行过刻蚀工艺时，刻蚀深 度最小的部分离第一停止层的距离也远小于现有技术中的距离A，因而使得即使是在使用 较小的Oxide/SiN的选择比SJ例如，Stl = 6 1)的情况下，仍可保证在完全去除所需刻 蚀的氧化绝缘层的同时，对第一停止层的最大刻蚀深度不超过该第一停止层可被刻蚀的最 大深度B，从而可有效地避免无法完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层的现象以及对第一停止 层的刻蚀深度超过所允许的最大值B或刻穿停止层的现象，提高了所形成的半导体器件的 电学性能，同时还便于进行下一步的处理工艺。以N = 2为例，如图7d所示，将先对第二氧化绝缘层7072进行主刻蚀工艺，再对 第二停止层7062进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺；接着对第一氧化绝缘7071层进 行主刻蚀工艺，最后再对第一停止层7061进行过刻蚀工艺。其中，如果设Yl =Y2，且Yl和 Υ2的取值范围为16500入 17500 Α，Tl的取值范围为1100入 1300 Α，则当第二氧化 绝缘层的主刻蚀工艺中刻蚀深度最大的部分接触到第二停止层时，刻蚀深度最小的部分离 第二停止层的距离Α2将为2500 A左右，如图8所示。此时，如果将后续的对第二停止层的 过刻蚀工艺中的Oxide/SiN的选择比S2设置为6 1，则只需将所述第二停止层的厚度设 置为400 A 600入，即可在过刻蚀工艺过程中大大缩小上述刻蚀深度最大的部分与刻蚀深 度最小的部分之间的距离；而如果将对第二停止层的中间停止层刻蚀工艺中的Oxide/SiN 的选择比设置为1 4，则也可在中间停止层刻蚀工艺中进一步缩小上述刻蚀深度最大的 部分与刻蚀深度最小的部分之间的距离，甚至可使得该距离变为0，如图9所示。因此，在 对第一氧化绝缘层的主刻蚀工艺中，当刻蚀深度最大的部分接触到第一停止层时，刻蚀深 度最小的部分离第一停止层的距离Al将远小于5000 A，一般将为2500 A左右，如图10所 示。因此，即使将后续的对第一停止层的过刻蚀工艺中的Oxide/SiN的选择比S2设置为较 大的值(例如，6 1)，仍可保证在完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层的同时，对第一停止层 的最大刻蚀深度不超过该第一停止层可被刻蚀的最大深度B或者不会发生刻穿第一停止 层的现象。此外，在本发明的实施例中，当N的取值为其它的大于2的自然数时，可根据实际 应用环境，将上述中间停止层的厚度设置得更小，也可将上述对各个停止层的过刻蚀工艺 中的Oxide/SiN的选择比设置得更小(例如，2或4)，从而可以适应各种实际应用情况。具 体的设置方法在此不再赘述。综上可知，针对现有技术中所存在的无法完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层的问题 以及对停止层的刻蚀深度超过所允许的最大值、甚至刻穿停止层的问题，在本发明的实施 例中提出了上述的通孔及金属线沟槽的刻蚀方法。在该通孔及金属线沟槽的刻蚀方法中， 通过在原有的氧化绝缘层中设置一个或多个中间停止层，并根据需要设置要设定所设置的 中间停止层的厚度和位置，从而可在通孔及金属线沟槽的刻蚀过程中逐步缩小刻蚀深度最 大的部分与刻蚀深度最小部分之间的距离，使得在对最后一层停止层(即上述的第一停止层)进行过刻蚀工艺时，既可以完全去除所需刻蚀的氧化绝缘层，又可以使得对最后一层 停止层的刻蚀深度不超过所允许的最大值，从而有效地避免无法完全去除所需刻蚀的氧化 绝缘层的现象以及对第一停止层的刻蚀深度超过所允许的最大值或刻穿停止层的现象，提 高了所形成的半导体器件的电学性能。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
权利要求
1.一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法，该方法包括在半导体衬底上沉积通孔刻蚀停止层和通孔介质层，通过刻蚀形成通孔，并使用电化 学镀工艺在通孔内填充铜金属，形成铜层；通过化学机械抛光工艺进行平坦化处理；在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上依次交替沉积N个停止层和N个氧化绝缘层； 所述N个停止层包括沉积在平坦化处理后的通孔和通孔介质层之上的第一停止层以及 (N-I)个沉积在各个氧化绝缘层之间的中间停止层；在最后沉积的氧化绝缘层上沉积绝缘抗反射涂层和光刻胶层，对光刻胶层进行图案化 处理；以图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘抗反射涂层；对所述各个氧化绝缘层分别进行主刻蚀工艺，对所述各个中间停止层分别进行过刻蚀 工艺和中间停止层刻蚀工艺，最后对第一停止层进行过刻蚀工艺，形成超厚金属线沟槽。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括 预先设定所述各个停止层的厚度以及各个氧化绝缘层的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述主刻蚀工艺中所采用的刻蚀气体为氟碳化合物化学气体。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氟碳化合物化学气体为八氟化三碳、八氟化四碳、六氟化四碳或六氟化二碳中的一种气体或多种气体的不同 组合。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述中间停止层刻蚀工艺中所采用的刻蚀气体为二氟甲烷、氧气和氮气的混合气体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述二氟甲烷的流量为30 50标准毫升/分钟； 所述氧气的流量为40 60标准毫升/分钟； 所述氮气的流量为15 30标准毫升/分钟。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于 所述氧化绝缘层的厚度为16500 A ~ 17500 A。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述各个中间停止层的厚度相等；所述N个氧化绝缘层的厚度相等。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于 所述第一停止层的厚度为1100 A ~ 1300 A; 所述中间停止层的厚度为400 A ~ 600 A。
全文摘要
本发明中公开了一种通孔及金属线沟槽的刻蚀方法，包括在半导体衬底上沉积通孔刻蚀停止层和通孔介质层，通过刻蚀形成通孔，使用ECP工艺在通孔内填充铜金属形成铜层；进行平坦化处理；在平坦化处理后的通孔和通孔介质层上交替沉积N个停止层和N个氧化绝缘层；沉积绝缘抗反射涂层和PR层，对PR层进行图案化处理；以图案化的光刻胶层为掩膜刻蚀绝缘抗反射涂层；对各个氧化绝缘层分别进行主刻蚀工艺，对各个中间停止层分别进行过刻蚀工艺和中间停止层刻蚀工艺，最后对第一停止层进行过刻蚀工艺，形成超厚金属线沟槽。通过使用上述方法，可避免无法完全去除氧化绝缘层的现象以及对停止层的刻蚀深度超过所允许的最大值，甚至刻穿停止层的现象。
文档编号H01L21/768GK102122634SQ20101002272
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者符雅丽, 赵林林, 韩宝东 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司