CN110896035B - 一种刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种刻蚀方法，包括如下步骤：在金属导体上依次形成抗反射层、介质层、硬掩膜层及图形化的光阻层；沿图形化的光阻层向下刻蚀硬掩膜层及介质层，并使硬掩膜层的第一刻蚀侧壁及介质层的第二刻蚀侧壁构成光滑连续的斜坡面；以及刻蚀抗反射层并过刻蚀至金属导体。本发明提出了在刻蚀过程中排出刻蚀产生的金属副产物的方法，改善了金属通道的刻蚀形貌，使得后续在通道中填充金属导体时，填入的金属导体可以与通道侧壁紧密贴合，解决了金属通道阻值偏移和金属填充物剥落等问题。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种刻蚀方法。
背景技术
金属导线通道目前应用于集成电路制造中的内部电路连接。为了接通金属导线，需要进行通道刻蚀，并在刻蚀所得的通道中填入金属导体，以达到电路连接的效果。
激光修复制程目前应用于集成电路制造中的电路修补。激光修复制程利用激光切割电路中的熔丝(Laser fuse)以改变解码电路，使有缺陷的存储器单元被备份电路所取代。激光修复制程的结构可以分为焊接区与熔丝区，在焊接区也需要进行金属通道的刻蚀，并在刻蚀所得的通道中填入金属导体，最后形成焊垫。
然而，在上述两种制程工艺中，容易出现填充导体阻值偏移和金属填充物剥落等问题。这些情况严重影响了金属导线通道及焊接区域的质量。有鉴于此，为了提高金属填充质量，实有必要对目前金属通道的工艺进行改良设计。
发明内容
鉴于以上所述现有技术，本发明的目的在于提供一种刻蚀方法，用于解决现有技术中金属通道的导体阻值偏移和金属填充物剥落的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种刻蚀方法，包括如下步骤：
在金属导体上依次形成抗反射层、介质层、硬掩膜层及图形化的光阻层；
沿所述图形化的光阻层向下刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层，并使所述硬掩膜层的第一刻蚀侧壁及所述介质层的第二刻蚀侧壁构成光滑连续的斜坡面；以及
刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体。
可选地，所述斜坡面与刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体所形成的刻蚀面分段而不连续。
可选地，刻蚀所述硬掩膜层、所述介质层、所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体是在等离子体刻蚀反应腔中连续完成。
可选地，过刻蚀至所述金属导体时，通入保护性气体将刻蚀所述金属层产生的金属副产物排出。所述保护性气体即刻蚀过程中不与所述金属导体发生反应的气体，可以是N2、Ar、He、Ne等惰性气体。
进一步可选地，过刻蚀至所述金属导体时，所述保护性气体采用N2，反应气体采用CHF3、CF4及O2，其中，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，N2的流量为50-150sccm。
进一步可选地，过刻蚀至所述金属导体时，所述保护性气体采用N2，反应气体采用CHF3、CF4及O2，其中，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，N2的流量为200-600sccm。
可选地，在刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层之前，采用含HBr的气体对所述光阻层进行等离子体处理，增大所述光阻层的侧壁坡度。
进一步可选地，采用HBr与N2的混合气体，对所述光阻层进行等离子体处理，主射频源的输出功率为200-800W、频率为60MHz，气压为30-100mTorr，加热温度为30-45℃，通入HBr的流量为150-200sccm，N2的流量为50-150sccm。
可选地，过刻蚀至所述金属导体时，偏压射频源的输出功率为500-1800W。
可选地，过刻蚀至所述金属导体时，偏压射频源的输出采用脉冲模式，使偏压射频源周期性的开启和关闭。
进一步可选地，偏压射频源在一个工作周期内开启的时长占工作周期总时长的20％-50％。
可选地，过刻蚀至所述金属导体时，加热温度为40-60℃。
可选地，在刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层之后，采用含O2的气体对刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层形成的侧壁进行等离子体处理，清洁侧壁表面。
进一步可选地，采用Ar与O2的混合气体，对刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层形成的侧壁进行等离子体处理，主射频源的输出功率为200-800W、频率为13MHz，气压为40-100mTorr，加热温度为40-60℃，通入气体的总气流量为100-600sccm。
如上所述，本发明的刻蚀方法，具有以下有益效果：
本发明通过在硬掩膜层及介质层上形成光滑连续的斜坡面，改善了金属通道的刻蚀形貌，使得后续在通道中填充金属导体时，填入的金属导体可以与通道侧壁紧密贴合，解决了金属通道阻值偏移和金属填充物剥落等问题。
本发明还提出了在刻蚀过程中排出刻蚀产生的金属副产物的方法。通过对光阻层进行等离子体处理，增大了光阻层的侧壁坡度，在不影响器件结构的情况下，拓宽了刻蚀下凹处金属副产物的排出通道。采用含O2的气体对刻蚀侧壁进行等离子体清洁处理，处理过的刻蚀侧壁对金属副产物的附着力大幅降低。之后在过刻蚀至金属导体时，调整刻蚀参数，包括加大气流、通入保护性气体、提高加热温度、调整偏压射频源的功率或工作模式，可在刻蚀过程中更加及时、充分的将金属副产物排出。
在刻蚀过程中将金属副产物排出，可避免刻蚀过程中金属副产物在刻蚀表面附着，从而改善了刻蚀形貌。得到的刻蚀表面光滑无尖刺，有利于后续金属导体的附着，提高了刻蚀区域金属填充的质量。
附图说明
图1显示为本发明提供的一种刻蚀方法的流程示意图。
图2显示为一种刻蚀过程中产生的金属副产物黏附在刻蚀侧壁上而造成缺陷的示意图。
图3a-3d显示为本发明实施例一中刻蚀方法的各步骤示意图，其中图3a显示为执行步骤S1的示意图，图3b显示为执行步骤S2的示意图，图3c显示为执行步骤S3的示意图，图3d显示为步骤S3完成后所得结构的示意图。
图4a-4c显示为本发明实施例三中刻蚀方法的各步骤示意图，其中图4a显示为执行步骤S1的示意图，图4b显示为执行步骤S2的示意图，图4c显示为执行步骤S3的示意图。
图5a显示为本发明实施例三中光阻层在进行等离子体处理前的微观形貌图。
图5b显示为本发明实施例三中光阻层在进行等离子体处理后的微观形貌图。
图6a显示为偏压射频源的输出采用连续性模式时的刻蚀过程示意图。
图6b显示为本发明实施例五中偏压射频源的输出采用脉冲模式时的刻蚀过程示意图。
图6c显示为偏压射频源采用连续性模式输出的示意图。
图6d显示为本发明实施例五中偏压射频源采用脉冲模式输出的示意图。
图7a显示为本发明实施例七中执行步骤S2的示意图。
图7b显示为本发明实施例七中执行步骤S3的示意图。
图8a为刻蚀产生金属副产物黏附在刻蚀侧壁上的微观形貌图。
图8b为采用本发明的刻蚀方法得到的刻蚀侧壁面的微观形貌图。
元件标号说明
101 金属导体
102 介质层
103 硬掩膜层
104 光阻层
1021 抗反射层
105 金属副产物
106 针状结构
107 填充导体
a1 第一刻蚀侧壁
a2 第二刻蚀侧壁
a 斜坡面
b 刻蚀抗反射层并过刻蚀至金属导体形成的刻蚀面
S1-S3 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明提供一种刻蚀方法，包括如下步骤：
S1在金属导体上依次形成抗反射层、介质层、硬掩膜层及图形化的光阻层；
S2沿所述图形化的光阻层向下刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层，并使所述硬掩膜层的第一刻蚀侧壁及所述介质层的第二刻蚀侧壁构成光滑连续的斜坡面；以及
S3刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体。
其中，所述斜坡面与刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体所形成的刻蚀面分段而不连续。
本发明通过在硬掩膜层及介质层上形成光滑连续的斜坡面，从而可以形成侧壁光滑的通道，刻蚀出的通道可以用于填充金属导体。本发明改善了金属通道的刻蚀形貌，使得后续在通道中填充金属导体时，金属导体可以与通道侧壁紧密贴合，避免了金属通道填充导体阻值偏移和金属填充物剥落等问题。
经发明人研究发现，由于需要过刻蚀至金属导体，在刻蚀过程中会产生金属副产物。如图2所示，在刻蚀抗反射层1021过刻蚀至金属导体101时会产生金属副产物105，而这些金属副产物105粘黏在沟槽侧壁上会形成微型硬掩膜，进而造成最后出现针状结构106的刻蚀形貌。在后续填充导体107的步骤中，会因这些针状结构106而产生充填空隙，这在电路电性上会导致阻值的偏移。而且这些空隙也不利于填充导体107与沟槽侧壁间的附着力，在后续平坦化的步骤中，因附着力的下降，易造成金属填充物的剥落。
为了形成光滑连续的斜坡面、改善刻蚀形貌，需要在刻蚀过程中及时将金属副产物排出，以避免或缓解刻蚀制程中这种金属副产物黏附而造成的缺陷。本发明通过对光阻层进行等离子体处理，增大光阻层的侧壁坡度；采用含O2的气体对刻蚀侧壁进行等离子体清洁处理，使金属副产物的附着力大幅降低；以及在过刻蚀至所述金属导体时调整刻蚀参数等方法，可使金属副产物能够在刻蚀过程中及时排出，从而改善刻蚀形貌。
下面结合具体实例进一步详细说明本发明的方法。
实施例一
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法包括上述步骤S1-S3。下面结合图3a-图3d对各步骤具体说明如下：
如图3a所示，在步骤S1中形成待刻蚀的基片，该基片包括金属导体101、待刻蚀的介质层102、硬掩膜层103以及图形化的光阻层104。待刻蚀的介质层102位于金属导体101的上方，硬掩膜层103位于介质层102的上方，光阻层104位于硬掩膜层103的上方。其中，金属导体101可以是金属导线层，包括一层或多层金属材料，也可以是其他用途的包含金属材料的功能层。待刻蚀的介质层102可以是作为绝缘介质的氧化层，也可以是其他的功能介质层。在金属导体101和待刻蚀的介质层102之间还设有一层抗反射层1021。
如图3b所示，步骤S2可先将上述待刻蚀的基片置于等离子体刻蚀反应腔中，利用光阻层104的图案向下刻蚀硬掩膜层103和介质层102，并使硬掩膜层103的第一刻蚀侧壁a1及介质层102的第二刻蚀侧壁a2构成光滑连续的斜坡面a。在硬掩膜层103及介质层102上形成光滑连续的斜坡面，从而可以形成侧壁光滑的通道，刻蚀出的通道可以用于填充金属导体。其中，刻蚀硬掩膜层103、介质层102、抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101可以在等离子体刻蚀反应腔中连续完成，可不必多次转移。等离子体刻蚀反应腔的基本结构及原理为本领域技术人员所习知，故在此不作赘述。
如图3c所示，继续在等离子体刻蚀反应腔中执行步骤S3，刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101，即过刻蚀入金属导体101，以保证没有抗反射层1021材质的残留。
本实施例中，过刻蚀至所述金属导体101时，除了通入反应气体，还通入了保护性气体。利用保护性气体将过刻蚀至所述金属导体101产生的金属副产物105排出。这里的保护性气体是指刻蚀过程中不与所述金属导体101发生反应的气体，可以是N2、Ar、He、Ne等惰性气体。通入保护性气体可以增加刻蚀过程中等离子体刻蚀反应腔内的气流，从而可将金属副产物105带出，金属副产物105在较高的气流下也难以在刻蚀表面积累。
具体地，过刻蚀至所述金属导体101时，所述保护性气体采用N2，反应气体采用CHF3、CF4及O2，其中，N2的流量为50-150sccm，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，加热温度为30-45℃。其中，由于增加了保护性气体，可以适当降低O2的流量。
刻蚀完成后得到的结构如图3d所示，在硬掩膜层103及介质层102上形成光滑连续的斜坡面a，刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101形成的刻蚀面b与刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的斜坡面a分段而不连续，即它们具有不同的坡度。
实施例二
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法与实施例二大致相同，二者区别在于步骤S3中的具体参数。为了更加快速及时的将金属副产物105排出，本实施例加大了N2的流量，并调整反应腔室的压力，从而进一步的加大了反应腔室中的气流。
具体地，步骤S3中进行过刻蚀至所述金属导体101时，通入保护性气体N2、反应气体CHF3、CF4及O2，其中，N2的流量为200-600sccm，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm、O2的流量为30-80sccm，气压为30-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，加热温度为30-45℃。
实施例三
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法包括步骤S1-S3，该方法在刻蚀硬掩膜层103及介质层102之前，对光阻层104进行等离子体处理，增大光阻层104的侧壁坡度，从而便于排出过刻蚀产生的金属副产物105。下面结合图4a-图4c对各步骤具体说明如下：
如图4a所示，在步骤S1中形成待刻蚀的基片，该基片包括金属导体101、待刻蚀的介质层102、硬掩膜层103以及图形化的光阻层104。待刻蚀的介质层102位于金属导体101的上方，硬掩膜层103位于介质层102的上方，光阻层104位于硬掩膜层103的上方。在金属导体101和待刻蚀的介质层102之间还设有一层抗反射层1021。然后，将上述待刻蚀的基片置于等离子体刻蚀反应腔中，对光阻层104进行等离子体处理，以增大光阻层104的侧壁坡度，在不影响器件结构的情况下，拓宽刻蚀下凹处金属副产物105的排出通道。
本实施例中，采用HBr与N2的混合气体对光阻层104进行等离子体处理。具体地，可以先对等离子体刻蚀反应腔抽真空，然后通入HBr与N2气体，通入HBr的流量为150-200sccm，N2的流量为50-150sccm，使等离子体刻蚀反应腔内的气压为30-100mTorr，并开启等离子体刻蚀反应腔的主射频源，使通入的气体电离，产生等离子体，主射频源的输出功率为200-800W、频率为60MHz。
光阻层104在这些等离子体的作用下发生变化，从而可增大所述光阻层104的侧壁坡度。本实施例中，光阻层104在进行等离子体处理前与处理后的微观形貌如图5a和图5b所示，在进行等离子体处理前，光阻层104的侧壁与底面所成角度为103.24°，而在进行等离子体处理后，该角度变为148.53°，可见其侧壁坡度明显增加。
此外，在进行等离子体处理时，还可以对基片进行加热。通常可以通过承载基片的静电卡盘进行加热，加热温度为30-45℃。
如图4b所示，继续在等离子体刻蚀反应腔中执行步骤S2，利用光阻层104的图案向下刻蚀硬掩膜层103和介质层102，在硬掩膜层103及介质层102上形成光滑连续的斜坡面。
如图4c所示，继续在等离子体刻蚀反应腔中执行步骤S3，刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101，即过刻蚀入金属导体101，以保证没有抗反射层1021材质的残留。刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101形成的刻蚀面与刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的斜坡面分段而不连续。由于光阻层104的侧壁坡度被增大，过刻蚀产生的金属副产物105更加容易排出。
具体地，过刻蚀至所述金属导体101时，通入N2、CHF3、CF4及O2气体，其中，N2的流量为50-150sccm，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，加热温度为30-45℃。
实施例四
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法包括步骤S1-S3。本实施例与实施例一大致相同，二者区别在于步骤S3中的具体工艺参数。本实施例通过调整偏压射频源的输出强度以改变反应副产物产生的速率。当金属副产物105产生的速率降低，便不容易在刻蚀表面积累，从而更容易在刻蚀过程中被排出。
具体地，在本实施例中，步骤S3过刻蚀至所述金属导体101时，通入N2、CHF3、CF4及O2气体，N2的流量为50-150sccm，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，其中，偏压射频源的输出功率调整为500-1800W、频率为13MHz，加热温度为30-45℃。
实施例五
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法与实施例一大致相同，二者区别在于步骤S3中的具体工艺参数。
本实施例也是通过调整偏压射频源的输出以改变反应副产物产生的速率。在常规刻蚀中，偏压射频源的输出是连续的，即连续性模式，刻蚀过程如图6a所示，金属副产物105于沟槽底部产生，且容易随着时间的增加累积在侧壁。由于连续性的刻蚀，金属副产物105会不断的产生，随着刻蚀时间的增加，金属副产物105也不断的积累。当金属副产物105大量累积在开口处时，反应物不易进入沟槽，还会造成刻蚀速率下降等问题。本实施例提出将偏压射频源的输出改为脉冲模式，使偏压射频源周期性的开启和关闭，如图6b所示，当偏压射频源开启时，反应物进行刻蚀，产生金属副产物105，有少量金属副产物105积累在侧壁，当偏压射频源关闭时，不会再产生金属副产物105，使得累积的金属副产物105容易排出。因此偏压射频源开关、开关的脉冲模式有助于金属副产物105的排出。其中，偏压射频源连续性模式输出如图6c所示，在工作时间内偏压射频源持续开启，而偏压射频源脉冲模式输出如图6d所示，在工作时间内偏压射频源周期性的开启和关闭，每个工作周期包括一段开启时间和一段关闭时间。
具体地，本实施例中，步骤S3过刻蚀至所述金属导体101时，通入CHF3、CF4及O2气体，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm、O2的流量为100-400sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，其中，偏压射频源的输出采用脉冲模式，使偏压射频源周期性的开启和关闭，偏压射频源在一个工作周期内开启的时长占工作周期总时长的20％-50％。加热温度可以为20-45℃。
实施例六
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法与实施例一大致相同，二者区别在于步骤S3中的具体工艺参数。本实施例通过加温增加气体流动，从而更容易将金属副产物105排出。
具体地，本实施例中，步骤S3过刻蚀至所述金属导体101时，通入CHF3、CF4及O2气体，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm、O2的流量为100-400sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，其中，加热温度为40-60℃，通常可以通过承载基片的静电卡盘进行加热。
实施例七
本实施例提供一种刻蚀方法，该方法包括步骤S1-S3，该方法在刻蚀硬掩膜层103及介质层102之后，采用含O2的气体对刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的侧壁进行等离子体处理，清洁侧壁表面，从而使过刻蚀产生的金属副产物难以附着。下面结合图7a和图7b对各步骤具体说明如下：
在步骤S1中，本实施例提供的基片包括金属导体101、待刻蚀的介质层102、硬掩膜层103以及图形化的光阻层104。待刻蚀的介质层102位于金属导体101的上方，硬掩膜层103位于介质层102的上方，光阻层104位于硬掩膜层103的上方。在金属导体101和待刻蚀的介质层102之间还设有一层抗反射层1021。
步骤S2将上述需要刻蚀的基片置于等离子体刻蚀反应腔中，利用光阻层104的图案向下刻蚀硬掩膜层103和介质层102，在硬掩膜层103及介质层102上形成光滑连续的斜坡面。在等离子体刻蚀反应腔中可对基片进行后续步骤的等离子体处理及刻蚀，而不必多次转移。
如图7a所示，对刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的侧壁进行等离子体处理，以达到清洁侧壁表面，降低侧壁对金属副产物的附着力。采用含O2的气体可以去除刻蚀介质层102残留的颗粒杂质，从而使侧壁表面更加清洁、光滑。本实施例中，采用Ar与O2的混合气体进行等离子体处理。具体地，通入气体的总气流量为100-600sccm，使等离子体刻蚀反应腔内的气压为40-100mTorr，并开启等离子体刻蚀反应腔的主射频源，使通入的气体电离，产生等离子体，主射频源的输出功率为200-800W、频率为13MHz，加热温度为40-60℃。
如图7b所示，继续在等离子体刻蚀反应腔中执行步骤S3，刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101，即过刻蚀入金属导体101，以保证没有抗反射层1021材质的残留。刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101形成的刻蚀面与刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的斜坡面分段而不连续。由于刻蚀面清洁后，对金属副产物105的附着力大大降低，从而使金属副产物105更容易排出。
具体地，过刻蚀至所述金属导体101时，通入CHF3、CF4及O2气体，其中，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为100-400sccm，气压为40-200mTorr，主射频源的输出功率为500-1500W、频率为60MHz，偏压射频源的输出功率为1000-2000W、频率为13MHz，加热温度为40-60℃。
图8a为采用常规的刻蚀方法对金属导体过刻蚀之后刻蚀侧壁面的微观形貌图，由于刻蚀产生金属副产物黏附在刻蚀侧壁上，刻蚀面粗糙，有尖刺，在硬掩膜层103及介质层102上不能形成光滑连续的斜坡面。图8b为采用实施例中的刻蚀方法得到的刻蚀侧壁面的微观形貌图。可见，采用本发明的刻蚀方法得到的刻蚀表面光滑，不再出现针状结构，刻蚀形貌得到了极大的改善，硬掩膜层103的第一刻蚀侧壁a1及介质层102的第二刻蚀侧壁a2构成光滑连续的斜坡面a，且刻蚀抗反射层1021并过刻蚀至金属导体101形成的刻蚀面b与刻蚀硬掩膜层103及介质层102形成的斜坡面a分段而不连续。
综上所述，本发明通过在硬掩膜层及介质层上形成光滑连续的斜坡面，改善了金属通道的刻蚀形貌，使得后续在通道中填充金属导体时，填入的金属导体可以与通道侧壁紧密贴合，解决了金属通道阻值偏移和金属填充物剥落等问题。本发明还提出了在刻蚀过程中排出刻蚀产生的金属副产物的方法。通过对光阻层进行等离子体处理，增大了光阻层的侧壁坡度，在不影响器件结构的情况下，拓宽了刻蚀下凹处金属副产物的排出通道。采用含O2的气体对刻蚀侧壁进行等离子体清洁处理，处理过的刻蚀侧壁对金属副产物的附着力大幅降低。之后在过刻蚀至金属导体时，调整刻蚀参数，包括加大气流、通入保护性气体、提高加热温度、调整偏压射频源的功率或工作模式，可在刻蚀过程中更加及时、充分的将金属副产物排出。在刻蚀过程中将金属副产物排出，可避免刻蚀过程中金属副产物在刻蚀表面附着，从而改善了刻蚀形貌。得到的刻蚀表面光滑无尖刺，有利于后续金属导体的附着，提高了刻蚀区域金属填充的质量。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
在金属导体上依次形成抗反射层、介质层、硬掩膜层及图形化的光阻层；
沿所述图形化的光阻层向下刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层，并使所述硬掩膜层的第一刻蚀侧壁及所述介质层的第二刻蚀侧壁构成光滑连续的斜坡面；以及
刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体；
其中，在刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层之前，采用含HBr的气体对所述光阻层进行等离子体处理，增大所述光阻层的侧壁坡度；或者，
在刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层之后，采用含O2的气体对刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层形成的侧壁进行等离子体处理，清洁侧壁表面；或者，
过刻蚀至所述金属导体时，通入保护性气体将过刻蚀至所述金属导体产生的金属副产物排出；或者，
过刻蚀至所述金属导体时，偏压射频源的输出采用脉冲模式，使偏压射频源周期性的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：所述斜坡面与刻蚀所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体所形成的刻蚀面分段而不连续。
3.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：刻蚀所述硬掩膜层、所述介质层、所述抗反射层并过刻蚀至所述金属导体是在等离子体刻蚀反应腔中连续完成。
4.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：过刻蚀至所述金属导体时，所述保护性气体采用N2，反应气体采用CHF3、CF4及O2，其中，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，N2的流量为50-150sccm。
5.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：过刻蚀至所述金属导体时，所述保护性气体采用N2，反应气体采用CHF3、CF4及O2，其中，CHF3的流量为180-400sccm，CF4的流量为200-400sccm，O2的流量为30-80sccm，N2的流量为200-600sccm。
6.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：采用HBr与N2的混合气体，对所述光阻层进行等离子体处理，主射频源的输出功率为200-800W、频率为60MHz，气压为30-100mTorr，加热温度为30-45℃，通入HBr的流量为150-200sccm，N2的流量为50-150sccm。
7.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：过刻蚀至所述金属导体时，偏压射频源的输出功率为500-1800W。
8.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：偏压射频源在一个工作周期内开启的时长占工作周期总时长的20％-50％。
9.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：过刻蚀至所述金属导体时，加热温度为40-60℃。
10.根据权利要求1所述的刻蚀方法，其特征在于：采用Ar与O2的混合气体，对刻蚀所述硬掩膜层及所述介质层形成的侧壁进行等离子体处理，主射频源的输出功率为200-800W、频率为13MHz，气压为40-100mTorr，加热温度为40-60℃，通入气体的总气流量为100-600sccm。
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