CN101958275B - 接触孔形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种接触孔形成方法，包括：提供依次形成有绝缘介质和光刻胶层的晶圆，所述光刻胶层中包含有接触孔图案，绝缘介质层内包含有深度小于预定深度的接触孔；测量晶圆表面光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸后，根据接触孔深度与光刻胶层中接触孔图案临界尺寸的关系曲线确定接触孔的深度；对接触孔进行刻蚀至预定深度。本发明使晶圆得到充分利用，提高利用率以及成品率。

Description

接触孔形成方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及接触孔形成方法。
背景技术
随着超大规模集成电路ULSI(Ultra Large Scale Integration)的飞速发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细。为了提高集成度，降低制造成本，元件的关键尺寸不断变小，芯片单位面积内的元件数量不断增加，平面布线已难以满足元件高密度分布的要求，只能采用多层布线技术，利用芯片的垂直空间，进一步提高器件的集成密度。在各层布线之间需要用导电接触孔进行电连接。
现有制作接触孔的工艺参考图1至图4。如图1所示，在包含驱动电路等结构的半导体衬底101上形成布线层102，其中布线层102的材料可以为铝或铝铜合金或多晶硅；在布线层102上形成绝缘介质层103，用于膜层间的隔离；在绝缘介质层103表面形成抗反射层104，用以后续曝光工艺中保护下面的膜层免受光的影响；在抗反射层104上旋涂光刻胶层106。
如图2所示，将光掩模版上的接触孔图案通过光刻技术转移至光刻胶层106上，形成接触孔开口图形105。
如图3所示，以光刻胶层106为掩膜，用干法刻蚀法沿接触孔开口图形105刻蚀抗反射层104和绝缘介质层103至露出布线层102，形成接触孔107。
如图4所示，用灰化法去除光刻胶层106，然后再用湿法蚀刻法去除残留的光刻胶层106及抗反射层104。
现有刻蚀形成高深宽比的接触孔过程中，如果遇到机台突然断电或气体管路或压力监测或射频(RF)监测等报警情况的话，容易造成故障排除后，由于无法确定突发事件时刻蚀接触孔至什么程度，导致无法再对接触孔继续进行刻蚀至预定深度，进而此晶圆无法再利用，造成晶圆浪费，提高工艺成本。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种接触孔的制作方法，防止晶圆浪费，使工艺成本提高。
本发明提供一种接触孔形成方法，包括：提供依次形成有绝缘介质和光刻胶层的晶圆，所述光刻胶层中包含有接触孔图案，绝缘介质层内包含有深度小于预定深度的接触孔；测量晶圆表面光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸后，根据接触孔深度与光刻胶层中接触孔图案临界尺寸的关系曲线确定接触孔的深度；对接触孔进行刻蚀至预定深度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：当遇到机台突然断电或或气体管路或压力监测或射频(RF)监测等报警情况时，可能接触孔还未被刻蚀至预定深度，在故障排除后，可测量定义有接触孔图形的光刻胶层的临界尺寸，根据接触孔深度与光刻胶层临界尺寸的关系曲线能确定接触孔刻蚀的深度，同时也明确需要再刻蚀多深就能达到预定深度，能在此片晶圆上继续进行后续工艺，使晶圆得到充分利用，提高利用率以及成品率。
附图说明
图1至图4是现有形成接触孔的示意图；
图5是本发明形成接触孔的具体实施方式流程图；
图6是本发明在光刻胶层厚度为800nm～1100nm时的光刻胶层中接触孔图案临界尺寸与接触孔深度的关系曲线；
图7是本发明在光刻胶层厚度为1100nm～1400nm时的光刻胶层中接触孔图案临界尺寸与接触孔深度的关系曲线；
图8至图10是本发明形成接触孔的实施例示意图。
具体实施方式
本发明形成接触孔的工艺流程如图5所示，执行步骤S11，提供依次形成有绝缘介质和光刻胶层的晶圆，所述光刻胶层中包含有接触孔图案，绝缘介质层内包含有深度小于预定深度的接触孔；执行步骤S12，测量晶圆表面光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸后，根据接触孔深度与光刻胶层中接触孔图案临界尺寸的关系曲线确定接触孔的深度；执行步骤S13，对接触孔进行刻蚀至预定深度。
本发明当遇到机台突然断电或气体管路或压力监测或射频(RF)监测等报警情况时，可能接触孔还未被刻蚀至预定深度，在故障排除后，可测量定义有接触孔图形的光刻胶层的临界尺寸，根据接触孔深度与光刻胶层临界尺寸的关系曲线能确定接触孔刻蚀的深度，同时也明确需要再刻蚀多深就能达到预定深度，能在此片晶圆上继续进行后续工艺，使晶圆得到充分利用，提高利用率以及成品率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图8至图10是本发明形成接触孔的实施例示意图。如图8所示，在包含驱动电路等结构的半导体衬底200上形成布线层202，其中布线层202的材料可以为铝或铝铜合金或多晶硅，如果布线层202的材料为铝、铜或铝铜合金等号，则形成方法为溅镀法或电镀法等；如果布线层202的材料为多晶硅，则形成方法为化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法等。用化学气相沉积法或物理气相沉积法在布线层202上形成绝缘介质层204，用于膜层间的绝缘隔离，所述绝缘介质层204的材料可以是氧化硅或正硅酸乙酯等。用化学气相沉积法或物理气相沉积法在绝缘介质层204旋涂光刻胶层206。
除本实施例外，在绝缘介质层204旋涂光刻胶层206之间还可以形成抗反射层，用以在后续曝光工艺中保护下面的膜层免受光的影响。
如图9所示，将带有各膜层的半导体衬底200放入光刻装置中，在光刻胶层206上形成接触孔图案。以光刻胶层206为掩膜，沿接触孔图案，用干法刻蚀法刻蚀绝缘介质层204。在刻蚀过程中，突然遭遇断电或气体管路或压力监测或射频(RF)监测等报警情况时使刻蚀工艺暂停，此时接触孔还未刻蚀至预定深度。另外，在刻蚀过程中，刻蚀气体会将接触孔边缘的光刻胶层206部分刻蚀掉，进而影响光刻胶层206中接触孔图案的临界尺寸，接触孔深度刻得越深，光刻胶层206会被刻蚀掉越多，导致光刻胶层206中的接触孔图案会不断变大。
因此，可以看出接触孔的深度与光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸有一定的关系，如图6所示，当光刻胶层的厚度为800nm～1100nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸随接触孔深度的增加而增大。其中，当接触孔深度为500nm时，厚度在800nm～1100nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为130nm；当接触孔深度为1000nm时，厚度在800nm～1100nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为170nm；当接触孔深度为1500nm时，厚度在800nm～1100nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为200nm；当接触孔深度为2000nm时，厚度在800nm～1100nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为230nm；当接触孔深度为2500nm时，厚度在800nm～1100nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为250nm。
如图7所示，当光刻胶层的厚度为1100nm～1400nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸随接触孔深度的增加而增大。其中，当接触孔深度为500nm时，厚度在1100nm～1400nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为120nm；当接触孔深度为1000nm时，厚度在1100nm～1400nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为170nm；当接触孔深度为1500nm时，厚度在1100nm～1400nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为200nm；当接触孔深度为2000nm时，厚度在1100nm～1400nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为230nm；当接触孔深度为2500nm时，厚度在1100nm～1400nm之间的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸大约为275nm。
如图10所示，当工艺条件恢复后，通过测量光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸，并且对照图6或图7的接触孔的深度与光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸的关系曲线，找出测量得到的光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸对应的接触孔深度；确定断电或气体管路或压力监测或射频(RF)监测等报警情况前刻蚀的接触孔深度与预定深度的差值，然后设定刻蚀时间，继续以光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘介质层，形成预定深度的接触孔207a。
接着，灰化法去除光刻胶层，然后采用湿法刻蚀法去除光刻胶层残留。
本实施例中，形成的接触孔的深宽比大于10。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (3)

1.一种接触孔形成方法，其特征在于，包括：
提供依次形成有绝缘介质和光刻胶层的晶圆，所述光刻胶层中包含有接触孔图案，绝缘介质层内包含有深度小于预定深度的接触孔；
测量晶圆表面光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸后，根据接触孔深度与光刻胶层中接触孔图案临界尺寸的关系曲线确定接触孔的深度；
对接触孔进行刻蚀至预定深度；
其中，接触孔深度与光刻胶层中接触孔图案临界尺寸的关系曲线包括：
当光刻胶层的厚度为800nm～1100nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸随接触孔深度的增加而增大，当接触孔深度为500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为130nm；当接触孔深度为1000nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为170nm；当接触孔深度为1500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为200nm；当接触孔深度为2000nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为230nm；当接触孔深度为2500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为250nm；
当光刻胶层的厚度为1100nm～1400nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸随接触孔深度的增加而增大，当接触孔深度为500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为120nm；当接触孔深度为1000nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为170nm；当接触孔深度为1500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为200nm；当接触孔深度为2000nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为230nm；当接触孔深度为2500nm时，光刻胶层中接触孔图案的临界尺寸为275nm。
2.根据权利要求1所述接触孔形成方法，其特征在于，所述光刻胶层的厚度为800nm～1400nm。
3.根据权利要求1所述接触孔形成方法，其特征在于，所述接触孔的深宽比大于10。
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