过孔和金属沟槽的制作方法.pdf

本发明提供了过孔和金属沟槽制作方法，过孔与金属沟槽连通，制作于硅基底；硅基底有中间阻挡层和底部阻挡层，硅基底上覆盖硬掩模层，其制作包括以下步骤：1.蚀刻掉预制金属沟槽的硅基底表面的硬掩模层部分；2.在蚀刻掉硬掩模层部分的硅基底表面填充底层抗反射膜；3.在非预制作过孔的硬掩模层及底层抗反射膜表面涂覆光阻，将预制作过孔位置的介质蚀刻掉，形成过孔；4.去掉光阻及底层抗反射膜，蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分形成金属沟槽。本发明过孔和金属沟槽的制作使过孔与金属沟槽的蚀刻连续执行，提高了蚀刻效率，同时去除了传统底层抗反射膜的回刻，避免栅栏式硅基底及面角的问题。

1、  过孔和金属沟槽的制作方法，所述过孔与金属沟槽连通，均制作于硅基底；所述硅基底具有中间阻挡层和底部阻挡层，所述硅基底上覆盖有硬掩模层，其特征在于，过孔和金属沟槽的制作包括以下步骤：
步骤1：蚀刻掉预制金属沟槽的硅基底表面的硬掩模层部分；
步骤2：在蚀刻掉硬掩模层部分的硅基底表面填充底层抗反射膜；
步骤3：在非预制作过孔的硬掩模层及底层抗反射膜表面涂覆光阻，将预制作过孔位置的介质蚀刻掉，形成过孔；
步骤4：去掉光阻及底层抗反射膜，蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分形成金属沟槽。

2、  如权利要求1所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述步骤2填充的底层抗反射膜的厚度等于所述硬掩模层的厚度。

3、  如权利要求1所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述步骤3蚀刻掉的介质包括过孔部分底层抗反射膜、过孔部分中间阻挡层上硅基底、过孔部分硅基底中间阻挡层及过孔部分中间阻挡层下硅基底。

4、  如权利要求3所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述过孔部分底层抗反射膜的蚀刻采用源功率为600瓦，偏置功率为200瓦，采用的蚀刻介质为四氟化碳和氧气。

5、  如权利要求4所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述四氟化碳的流量为50标况毫升每分，氧气的流量为5标况毫升每分。

6、  如权利要求3所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述过孔部分中间阻挡层上硅基底及过孔部分硅基底中间阻挡层采用第一主蚀刻去除。

7、  如权利要求6所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述第一主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氩气、氧气、一氧化碳及八氟环丁烷。

8、  如权利要求7所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述氩气的流量为400标况毫升每分，所述氧气的流量为11标况毫升每分，所述一氧化碳流量为150标况毫升每分，所述八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。

9、  如权利要求3所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述过孔部分中间阻挡层下硅基底采用过刻蚀去除。

10、  如权利要求9所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述过刻蚀采用源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷。

11、  如权利要求10所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述氧气的流量为10标况毫升每分，所述一氧化碳的流量为150标况毫升每分，所述八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。

12、  如权利要求1所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述步骤4中光阻及底层抗反射膜的去除采用氧化蚀刻去除。

13、  如权利要求12所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，氧化蚀刻采用的源功率为300瓦，偏置功率为100瓦，采用的蚀刻介质为氧气，所述氧气的流量为500标况毫升每分。

14、  如权利要求1所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述步骤4中蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分采用第二主蚀刻去除。

15、  如权利要求14所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述第二主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷。

16、  如权利要求15所述过孔和金属沟槽的制作方法，其特征在于，所述氧气的流量为3标况毫升每分，所述一氧化碳的流量为150标况毫升每分，所述八氟环丁烷的流量为13标况毫升每分。

过孔和金属沟槽的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体芯片金属连线的制作领域，尤其涉及具有中间阻挡层的硅基底上预填充金属的过孔和金属沟槽的制作方法。
背景技术
传统金属沟槽的制作方法均是在制作好过孔的基底上进一步制作金属沟槽。请参阅图1。在如图1所示的硅基底1上已制作好过孔7。硅基底1具有中间阻挡层21和底部阻挡层22。硅基底1上非制作过孔7的表面覆盖有光阻4，通过光阻4蚀刻预制作过孔7的介质：过孔硬掩模层部分，过孔中间阻挡层以上硅基底部分、过孔中间阻挡层及过孔中间阻挡层以下硅基底。在制作金属沟槽之前，会在过孔7内制作预设高度的底层抗反射膜9(Bottom Anti-reflectionCoating：Barc)，制作预设高度Barc9采用Barc回刻步骤完成。Barc9是便于在后续制作金属沟槽的蚀刻中控制主蚀刻的蚀刻对象，保证非蚀刻对象避免损伤。金属沟槽开始制作时，在硬掩模层6非制作金属沟槽的表面涂敷光阻5，进行主蚀刻，蚀刻去掉光阻5未保护的硬掩模层部分和中间阻挡层21上的硅基底部分形成金属沟槽8。
然而主蚀刻通常具有较差的蚀刻选择性，蚀刻速率也较快，难以避免主蚀刻对非蚀刻对象造成损伤或蚀刻对象有残留的问题。传统金属沟槽的制作中对Barc的回刻要求较高，Barc9高度的浮动影响制作金属沟槽主蚀刻的质量，Barc9过高会带来栅栏式硅(fence)残留的问题；Barc9过低会导致主蚀刻后出现面角问题。传统金属沟槽的制作是在制作过孔之后制作金属沟槽，即多次蚀刻步骤是分开执行的，不利于蚀刻效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供过孔和金属沟槽的制作方法，以解决传统金属沟槽制作出现的栅栏式硅和面角问题，进一步解决传统金属沟槽和过孔分开制作导致蚀刻效率低下的问题。
为达到上述目的，本发明的过孔和金属沟槽的制作，该过孔与金属沟槽连通，均制作于硅基底；该硅基底具有中间阻挡层和底部阻挡层，该硅基底上覆盖有硬掩模层，本发明过孔和金属沟槽的制作包括以下步骤：步骤1：蚀刻掉预制金属沟槽的硅基底表面的硬掩模层部分；步骤2：在蚀刻掉硬掩模层部分的硅基底表面填充底层抗反射膜；步骤3：在非预制作过孔的硬掩模层及底层抗反射膜表面涂覆光阻，将预制作过孔位置的介质蚀刻掉，形成过孔；步骤4：去掉光阻及底层抗反射膜，蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分形成金属沟槽。其中，步骤2填充的底层抗反射膜的厚度等于所述硬掩模层的厚度。步骤3蚀刻掉的介质包括过孔部分底层抗反射膜、过孔部分中间阻挡层上硅基底、过孔部分硅基底中间阻挡层及过孔部分中间阻挡层下硅基底。过孔部分底层抗反射膜的蚀刻采用的源功率为600瓦，偏置功率为200瓦，采用的蚀刻介质为四氟化碳和氧气，其中四氟化碳的流量为50标况毫升每分，氧气的流量为5标况毫升每分。而过孔部分中间阻挡层上硅基底及过孔部分硅基底中间阻挡层采用第一主蚀刻去除。其中，第一主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氩气、氧气、一氧化碳及八氟环丁烷，氩气的流量为400标况毫升每分，氧气的流量为11标况毫升每分，一氧化碳流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。过孔部分中间阻挡层下硅基底采用过刻蚀去除。其中，过刻蚀采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷，氧气的流量为10标况毫升每分，一氧化碳的流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。步骤4中光阻及底层抗反射膜的去除采用氧化蚀刻去除。氧化蚀刻采用的源功率为300瓦，偏置功率为100瓦，采用的蚀刻介质为氧气，氧气的流量为500标况毫升每分。步骤4中蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分采用第二主蚀刻去除。第二主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷，氧气的流量为3标况毫升每分，一氧化碳的流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为13标况毫升每分。
与传统的过孔及金属沟槽的制作方法相比，本发明的过孔和金属沟槽的制作方法通过步骤3和步骤4将过孔及金属沟槽的蚀刻连在一起相继执行，避免传统过孔和金属沟槽分开制作时蚀刻分开执行导致蚀刻效率降低的问题。同时本发明中金属沟槽的制作去除了传统制作中Barc回刻步骤，从而可避免因Barc回刻导致的栅栏式硅及面角问题。
附图说明
以下结合附图和具体实施例对本发明的过孔和金属沟槽的制作方法作进一步详细具体的描述。
图1是传统过孔及金属沟槽制作方法示意图。
图2是本发明过孔和金属沟槽制作方法步骤1示意图。
图3是本发明过孔和金属沟槽制作方法步骤2示意图。
图4是本发明过孔和金属沟槽制作方法步骤3示意图。
图5是本发明过孔和金属沟槽制作方法步骤4示意图。
图6是本发明过孔和金属沟槽制作方法步骤3详细示意图。
图7是本发明过孔和金属沟槽制作方法示意图。
具体实施方式
本发明的过孔和金属沟槽均制作于硅基底，过孔与金属沟槽连通。该硅基底具有中间阻挡层和底部阻挡层，且硅基底上覆盖有硬掩模层。请参阅图2所示本发明步骤1，蚀刻掉预制金属沟槽的硅基底表面的硬掩模层部分，因此硅基底1表面的硬掩模层61呈一定图案的硬掩模层。硅基底1具有中间阻挡层21和底部阻挡层22。请参阅图3所示本发明步骤2，在蚀刻掉硬掩模层部分的硅基底表面填充底层抗反射膜Barc91，填充的Barc91的厚度等于硬掩模层61的厚度。请参阅图4所示的本发明步骤3，在非预制作过孔的硬掩模层61及Barc91表面涂覆光阻41，将预制作过孔位置的介质15蚀刻掉，形成过孔。该步骤蚀刻掉的介质15包括过孔部分底层抗反射膜912、过孔部分中间阻挡层上硅基底11、过孔部分硅基底中间阻挡层212及过孔部分中间阻挡层下硅基底12。请参阅图5所示的本发明步骤4，去掉光阻41及底层抗反射膜911和913，蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分13和14形成金属沟槽8。步骤4中光阻41及Barc911和913的去除采用氧化蚀刻去除。氧化蚀刻采用的源功率为300瓦，偏置功率为100瓦，采用的蚀刻介质为氧气，氧气的流量为500标况毫升每分。步骤4中蚀刻掉未覆盖有硬掩模层的中间阻挡层上的硅基底部分13和14采用第二主蚀刻去除。第二主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷，氧气的流量为3标况毫升每分，一氧化碳的流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为13标况毫升每分。
步骤3形成过孔7具体蚀刻过程示意图请参阅图6。过孔部分底层抗反射膜Barc912蚀刻的源功率为600瓦，偏置功率为200瓦，采用的蚀刻介质为四氟化碳和氧气，四氟化碳的流量为50标况毫升每分，氧气的流量为5标况毫升每分。进一步蚀刻过孔部分中间阻挡层上硅基底11、过孔部分硅基底中间阻挡层212。过孔部分中间阻挡层上硅基底11和过孔部分硅基底中间阻挡层212采用第一主蚀刻去除。第一主蚀刻采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氩气、氧气、一氧化碳及八氟环丁烷；其中，氩气的流量为400标况毫升每分，氧气的流量为11标况毫升每分，一氧化碳流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。第一主蚀刻的蚀刻选择性较差，具有较强的蚀刻能力能较快地去除过孔部分硅基底中间阻挡层212及其以上的过孔部分中间阻挡层上硅基底11。过孔部分中间阻挡层下硅基底12采用过刻蚀去除。其中，过刻蚀采用的源功率为2400瓦，偏置功率为1800瓦，采用的蚀刻介质为氧气、一氧化碳和八氟环丁烷，氧气的流量为10标况毫升每分，一氧化碳的流量为150标况毫升每分，八氟环丁烷的流量为16标况毫升每分。过刻蚀相对第一主刻蚀未采用蚀刻介质氩气，蚀刻选择性提高，蚀刻能力相对较弱，能较好去除过孔部分中间阻挡层下硅基底12而不对底部阻挡层22造成损害。
步骤4中的第二主蚀刻相对步骤3中的第一主蚀刻未采用蚀刻介质氩气，且其他蚀刻介质的流量相对第一主蚀刻蚀刻介质的流量小，因此第二主蚀刻的蚀刻选择性相对第一主蚀刻要高，因此选择第二主蚀刻去除中间阻挡层上的硅基底部分13和14，这样不会对中间阻挡层21和底部阻挡层22造成损害，同时可有效去除硅基底部分13和14。本发明中过孔和金属沟槽制作方法请参阅图7，本发明中金属沟槽的制作去除了Barc回刻步骤，因此可避免Barc步骤导致的栅栏式硅和面角的问题，同时本发明过孔蚀刻和金属槽蚀刻是连续执行的，避免分开执行蚀刻步骤导致的蚀刻效率降低的问题出现。