Способ формирования переходных контактных окон

 

Способ относится к области микроэлектроники, к технологии изготовления интегральных схем на этапе формирования многоуровневой металлической разводки. Сущность изобретения: для формирования наклонного профиля переходных окон в диэлектрике сформированная на его поверхности фоторезистивная маска подвергается термообработке при 140-160^oС до получения наклонных стенок окон, а затем плазмохимическим травлением при соотношении скоростей травления диэлектрика и фоторезиста (1...1,5):1 этот профиль переносится на окна в слое диэлектрика. Способ позволяет достичь технического результата, заключающегося в улучшении воспроизводимости получаемого наклона профиля окон, что уменьшает возможность обрывов металла на стенках окон и приводит к увеличению выхода годных. 3 ил.

Способ относится к области микроэлектроники, к технологии изготовления интегральных схем, к процессам сухого (плазмохимического) травления диэлектриков.

В настоящее время широко используются процессы плазмохимического травления контактных окон в диэлектриках. Однако, при травлении толстых слоев диэлектрика, например переходных контактных окон, главное преимущество процессов ПХТ (высокая анизотропность травления) оборачивается существенным недостатком: контактные окна с вертикальными стенками плохо запыляются металлом, что приводит к обрывам металла на вертикальных стенках и отказам ИС.

Известен способ устранения этого недостатка (US Патент 5877092, 6 H 01 L 21/00, 02.03.99). Способ управления профилем края и обеспечения жестких норм проектирования). Он заключается в использовании трех слоев диэлектрика с отличающимися скоростями травления. Верхний слой и часть среднего травится методом жидкостного травления, остальное дотравливается методом плазмохимического анизотропного травления. Недостатком этого способа является существенное усложнение процесса формирования окон: использование трех различных способов осаждения диэлектрика и двух способов травления.

Известен патент JP 2789969 В2, МПК H 01 L 21/302, 27.08.98. Способ формирования контактных отверстий в структуре полупроводникового прибора. В этом способе также используется дополнительный слой (антиотражающей пленки) под фоторезистом. Он необходим для экспонирования всей поверхности фоторезиста перед сушкой и последующим экспонированием через шаблон, чем достигается нечеткий край рисунка, который переносится на слой диэлектрика при последующем плазмохимическом травлении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением является способ по патенту JP 2733410 В2, МПК H 01 L 21/027, 27.08.98. Способ формирования контактного окна. Он состоит в формировании наклонного профиля окна в фоторезистивной маске с помощью двухкратного экспонирования фоторезиста через шаблон (сначала расфокусированным лучем света, затем сфокусированным) и проявления его с последующим переносом наклонного профиля фоторезистивной маски (ФРМ) на слой диэлектрика плазмохимическим травлением. Недостатком этого способа является недостаточная воспроизводимость получаемого наклона профиля, т. к. трудно обеспечить хорошую воспроизводимость степени расфокусировки луча. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в улучшении воспроизводимости получаемого наклона профиля. Поставленная задача решается в способе, включающем формирование на пластине с диэлектрическим слоем ФРМ с наклонным профилем окон и последующий перенос этого профиля на слой диэлектрика методом плазмохимического травления, причем наклонный профиль окон ФРМ получают термообработкой ее при 140-160^oС (в зависимости от типа фоторезиста), а плазмохимическое травление производят при соотношении скоростей травления диэлектрика и фоторезиста (1-1,5):1.

Отличительными особенностями являются дополнительная термообработка ФРМ при 140-160^oС и выбор соотношения скоростей травления диэлектрика и фоторезиста в диапазоне (1-1,5):1.

При температуре термообработки менее 140^oС формируется недостаточно пологий профиль окон, а при температуре более 160^oС возможно уменьшение размера окон в результате "заплывания" ФРМ. Необходимость поддержания соотношения скоростей травления диэлектрика и фоторезиста в указанном диапазоне обусловлена тем, что при более высоком соотношении скоростей травления профиль, сформированный на ФРМ, слабо передается на слой диэлектрика (наклон профиля недостаточно пологий), а при более низком соотношении очень быстро стравливается слой ФРМ, ее не достаточно для травления толстых слоев диэлектрика.

Ниже приведены примеры практического использования изобретения.

В качестве первого примера рассмотрим формирование переходных окон в слое SiO₂ толщиной 1 мкм. На пластины с этим слоем наносился фоторезист S1818 SP-16 толщиной 2,0 мкм, проводился стандартный процесс фотолитографии, после чего сформированная ФРМ задубливалась в термошкафу при 140^oС в течение 20 мин (фото 1). Далее пластины обрабатывались на установке 08ПХО-100Т-005 в плазме C₃F₈-SF₆ при объемном соотношении компонентов 4:1, давлении 2,5 Па и мощности ВЧ 1,5 кВт. Травление проводилось до слоя Al плюс 15% перетрав. Наклон стенок окон составил 50^o (фото 2).

Во втором примере аналогичный слой SiO₂ с ФРМ, сформированной, как в примере 1, обрабатывался на установке "Плазма-150" в плазме CF₄-He при объемном соотношении компонентов 1:1, при давлении 900 Па, мощности 0,6 кВт. Травление проводилось до слоя Al с перетравом 15%. Получен результат, как в примере 1.

В третьем примере диэлектрик, состоящий из слоев Si₃N₄ (0,5 мкм) и SiO₂ (0,5 мкм) обрабатывался через ФРМ SP-16, толщиной 2,0 мкм, подвергнутую термообработке при 150^oС в течение 20 мин, на установке 08ПХО-100Т-005 в режиме, описанном в примере 1 с перетравом 20%. Наклон стенок переходных окон составил 45^o(фото 3).

Формула изобретения

Способ формирования переходных контактных окон, включающий формирование на пластине с диэлектрическим слоем фоторезистивной маски с наклонным профилем окон и последующий перенос этого профиля на слой диэлектрика методом плазмохимического травления, отличающийся тем, что наклонный профиль окон фоторезистивной маски получают термообработкой ее при 140...160^oС, а плазмохимическое травление проводят при соотношении скоростей травления диэлектрика и фоторезиста (1...1,5):1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3