技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)，特別是涉及一種干法刻蝕第一金屬層的方法。

背景技術(shù)

隨著對超大規(guī)模集成電路高集成度和高性能的需求逐漸增加，半導(dǎo)體技術(shù)向著65nm甚至更小特征尺寸技術(shù)發(fā)展，工藝的復(fù)雜程度不斷增加，對刻蝕工藝提出了更高的要求。

現(xiàn)有技術(shù)的刻蝕方法包括以下步驟：

在半導(dǎo)體基底上依次沉積刻蝕阻擋層、介電層、介電保護(hù)層、金屬硬掩膜層、底部抗反射層和光刻膠(PR)層；

然后，對光刻膠層進(jìn)行圖案化處理，即根據(jù)所需轉(zhuǎn)印的圖形對光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，得到圖案化的光刻膠層；

以圖案化的光刻膠層為掩膜，對底部抗反射層和金屬硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，形成后續(xù)進(jìn)行主刻蝕的刻蝕窗口；

進(jìn)行主刻蝕工藝，即通過常用的干法刻蝕方式依次對上述的介電保護(hù)層和介電層進(jìn)行刻蝕，刻蝕停止在刻蝕阻擋層；

進(jìn)行過刻蝕工藝，去除刻蝕阻擋層，形成所需的金屬線溝槽。

然而，由于第一層金屬層和形成在其下層的層間介質(zhì)層的接觸點(diǎn)(contact)相連，同時又需要填入銅作為連通導(dǎo)線，在進(jìn)行主刻蝕工藝時，現(xiàn)有技術(shù)采用CF₄、CHF₃、A_r和O₂作為刻蝕氣體，有可能發(fā)生刻蝕阻擋層刻穿(Punch?Through)的現(xiàn)象，即已經(jīng)在主刻蝕步驟把刻蝕阻擋層刻蝕掉了，使得在過刻蝕步驟造成層間介質(zhì)層(ILD)的刻蝕損耗較多，形成層間介質(zhì)層凹槽(ILD?recess)，圖1示出了通過現(xiàn)有技術(shù)的干法刻蝕方法形成的層間介質(zhì)層凹槽(見虛線圈)，進(jìn)而造成后續(xù)工藝流程產(chǎn)生銅空洞的缺陷，最終對所形成的半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能造成極大的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種干法刻蝕第一金屬層的方法，以避免對刻蝕阻擋層的刻穿現(xiàn)象，從而減少對層間介質(zhì)層的損耗，以降低銅空洞的缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有金屬硬掩膜的銅金屬層的干法刻蝕方法，該方法包括：

提供一半導(dǎo)體基底；

在半導(dǎo)體基底上依次沉積刻蝕阻擋層、介電層、介電保護(hù)層，金屬硬掩膜層、底部抗反射層和光刻膠(PR)層；

對光刻膠層進(jìn)行圖案化處理，形成圖案化的光刻膠層；

以圖案化的光刻膠層為掩膜，對底部抗反射層和金屬硬掩膜層進(jìn)行刻蝕，形成進(jìn)行主刻蝕的刻蝕窗口；

對所述刻蝕窗口內(nèi)的介電保護(hù)層和介電層進(jìn)行干法刻蝕，所述干法刻蝕采用C₅F₈、A_r和O₂作為刻蝕氣體，所述C₅F₈、A_r和O₂的流量比為2.2∶50∶1～3∶50∶1，以使刻蝕停止在刻蝕阻擋層；

對刻蝕阻擋層進(jìn)行過刻蝕工藝，去除刻蝕阻擋層，形成第一層銅金屬層溝槽。

作為優(yōu)選，所述C₅F₈的流量為15sccm～21sccm

作為優(yōu)選，所述A_r的流量為300sccm～350sccm。

作為優(yōu)選，所述O₂的流量為5sccm～7sccm。

作為優(yōu)選，所述對介電保護(hù)層和介電層進(jìn)行干法刻蝕的時間為90～95s。

作為優(yōu)選，所述對介電保護(hù)層和介電層的干法刻蝕在刻蝕反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，所述刻蝕反應(yīng)腔內(nèi)的壓力為90mt～100mt。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在主刻蝕步驟中采用了C₅F₈、A_r和O₂作為干法刻蝕氣體，通過選擇氣體的比例、流量及控制處理時間，使得刻蝕停止在刻蝕阻擋層，不對刻蝕阻擋層進(jìn)行刻蝕，從而有效地避免了過刻蝕現(xiàn)象，提高半導(dǎo)體器件的性能。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的干法刻蝕方法形成的層間介質(zhì)層凹槽的電子顯微照片；

圖2為本發(fā)明的光刻定義圖案后的示意圖；

圖3為本發(fā)明的底部抗反射層刻蝕完后的示意圖；

圖4為本發(fā)明的主刻蝕后的示意圖；

圖5為本發(fā)明的過刻蝕后的示意圖。

圖6為本發(fā)明的干法刻蝕第一金屬層的方法形成的層間介質(zhì)層凹槽的電子顯微照片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。