(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアルダマシンパターニングのためのエッチング方法であって、該エッチング方法は、
基板内に形成されたドープ領域と、該基板上に配置された誘電体と、該誘電体の上方にあるフォトレジストエッチングマスクと、該エッチングマスクと該誘電体との間に反射防止層を形成する高分子中間層とを有する半導体構造を提供することと、
該エッチングマスクのフォトレジストに対して高い選択性を有するＣＦ４  ＡＲＣオープンプロセスを用いて、該誘電体と該高分子中間層とをエッチングしてトレンチパターンを形成することと
を包含し、
該ＣＦ４  ＡＲＣオープンプロセスは、
５５０から６５０ｗａｔｔのＲＦパワーと、
８０から１２０ｍｔｏｒｒの圧力と、
３５から４５ｓｃｃｍのＣＦ４フローと、
１７から２３ｓｃｃｍのＣＨＦ３フローと、
８０から１２０ｓｃｃｍのＡｒフローと、
５から７ｓｃｃｍのＯ２フローと
を含み、
該誘電体は、シリコン酸化物層である、エッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング方法によってエッチングされる深さに依存して、前記エッチング時間を１４０秒に設定することを包含する、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
プラズマを用いて、エッチングチャンバにおいて前記エッチングプロセスを実行することを包含する、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項４】
６００ｗａｔｔのＲＦパワーでエッチングすること包含する、請求項３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記ＡＲＣオープンプロセスの間、ＣＦ４フローを４０ｓｃｃｍに設定し、前記ＣＨＦ３フローを２０ｓｃｃｍに設定することを包含する、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項６】
半導体構造においてデュアルダマシンパターニングのためのエッチング方法であって、該エッチング方法は、
ドープ領域が形成された基板と、該基板上のシリコン酸化物層と、該シリコン酸化物層の上方にある、フォトレジストで形成されたエッチングマスクと、該エッチングマスクと該シリコン酸化物層との間に反射防止層を形成する高分子中間層とを提供することと、
該ドープ領域および相互接続部平面のメタライゼーションのために、該シリコン酸化物層をパターニングすることと、
該フォトレジストに対して高い選択性を有するＣＦ４／ＣＨＦ３エッチングプロセスを用いて、該高分子中間層と該シリコン酸化物層とをエッチングしてトレンチパターンを形成することと
を包含し、
該エッチングプロセスは、
５５０から６５０ｗａｔｔのＲＦパワーと、
８０から１２０ｍｔｏｒｒの圧力と、
３５から４５ｓｃｃｍのＣＦ４フローと、
１７から２３ｓｃｃｍのＣＨＦ３フローと、
８０から１２０ｓｃｃｍのＡｒフローと、
５から７ｓｃｃｍのＯ２フローと
を含む、エッチング方法。
【請求項７】
前記エッチング方法によってエッチングされるべき深さに依存して、エッチング時間を１４０秒に設定することを包含する、請求項６に記載のエッチング方法。
【請求項８】
プラズマを用いて、エッチングチャンバにおいて前記エッチングプロセスを実行することを包含する、請求項６に記載のエッチング方法。
【請求項９】
６００ｗａｔｔのＲＦパワーでエッチングすること包含する、請求項８に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記エッチングプロセスにおいて、ＣＦ４のエッチングガスのフローを４０ｓｃｃｍに設定し、ＣＨＦ３のエッチングガスのフローを２０ｓｃｃｍに設定することを包含する、請求項６に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、基板に形成された機能エレメントと、基板上に配置された誘電体（例えば、酸化物層）と、フォトレジストを含むエッチングマスクと、エッチングマスクと酸化物層との間に挿入された高分子中間層とを有する半導体構造に対する２層メタライゼーションまたはデュアルダマシンパターニングのためのエッチングプロセスに関する。
【０００２】
半導体構造は、通常、対応する相互接続部を有するマルチレベルのメタライゼーションを備えており、この相互接続部は、垂直方向の中間接続部を介して相互に、および／または、半導体構造の活性エレメントまたはドープされたエレメントに接続されている。相互接続部および中間接続部は、堆積工程、パターニング工程およびエッチングプロセスを含む複数のプロセス工程で製造される。
【０００３】
２レベルメタライゼーションの一般的な製造方法は、まず最初に、半導体構造の個々の機能エレメントへの接続部を製造することである。次に、フォトリソグラフィプロセスの後のエッチングプロセスで、半導体構造上に配置される酸化物層を介した開口部が生成され、それにより、最初のメタライゼーション平面における中間接続部の位置が規定される。半導体構造を介して垂直に伸びるこの開口部は、引き続き、堆積プロセスにおいて、例えばＣＶＤ方法またはスパッタリング方法において薄い接着層（例えば、窒化チタン）および金属（例えば、タングステン）で充填される。堆積プロセスを開口部上にのみ限定することはできず、半導体構造の表面上全体で堆積が起こるので、表面上の余分な金属を、例えば、いわゆるＣＭＰプロセス（ｃｈｅｍｉｓｃｈ―ｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｓ  ｐｏｌｉｅｒｅｎ）またはエッチバックによって取り除かなければならない。引き続いて、その酸化物層上に、例えば、アルミニウムからなるメタライゼーションが付与され、その後、所望の相互接続部構造を生成するために、フォトリソグラフィによるパターニングが行なわれる。これは、フォトリソグラフィ用のフォトレジストエッチングマスクを形成するフォトレジストを付与することによって行なわれ、その後、エッチングマスクを介してエッチングされ得、最終的に相互接続部が残る。
【０００４】
好適な１変形例において、酸化物層が全面に平らに付与され、最初に、酸化物層上にフォトレジストが付与され、次に、このフォトレジストがフォトリソグラフィによってパターニングされることで、酸化物層に負の相互接続部が生成される。引き続いて、相互接続部の負の構造は、フォトレジストにおける開口部を介して酸化物層をエッチングする。さらなる工程において、その後、負の構造はライナーで、そしてその後、金属（例えば、アルミニウムまたは銅）で充填される。その後で余分な金属は、同様にＣＭＰプロセス工程によって除去される。
【０００５】
米国特許Ａ−５，８０１，０９４号からは、例えば、半導体構造の構造エレメントと相互接続部平面との間の中間接続部のメタライゼーションおよび、相互接続部平面の相互接続部のメタライゼーションが１工程で行なわれるというようなデュアルダマシン法を公開する。しかしながら、その方法の準備工程は依然として労力と費用を要する。それによると、まず最初に基板上に誘電体として酸化物層を付与し、続いてエッチング停止層が付与される。エッチングマスクをフォトリソグラフィによって付与した後に、エッチング停止層の中間接続部が実現されるべき位置における、開口部をエッチングすると、その下に広がる酸化物層が露出される。エッチング停止層上に、その後、メタライゼーション平面の相互接続部のためのキャリアとしてさらなる酸化物層が付与される。上部酸化物層内の相互接続部の負の形状のパターニング、および中間接続部の負の形状のパターニングは、フォトリソグラフィおよび後に続くエッチングを用いて行なわれる。エッチング動作の間、エッチング停止層に達するまでか、または、エッチング停止層が、接触接続される下の相互接続部または基板までのバイアで中間接続部を実現するために途切れているところまで、エッチングマスクに従って上部酸化物層の開口部をエッチングする（自己整合デュアルダマシン）。
【０００６】
エッチングマスクを除去した後、相互接続部のためのトレンチ、および、さらに中間接続部のための開口部は同時に金属で充填され、その際、金属堆積が他の表面でも生じることによってメタライゼーションが実行され得る。それに応じて、その後さらに、例えばＣＭＰプロセスによって表面が平面化されなければならない。
【０００７】
さらに、最初のプロセス工程において中間接続部がパターニングされ（フォトリソグラフィおよびエッチングプロセス）、相互接続部が後に続くプロセス工程（フォトリソグラフィおよびエッチングプロセス）において形成される（逐次デュアルダマシン）ような方法が知られている。そのために、標準的にはフォトリソグラフィ法が用いられ、この場合、フォトレジストの露光の間、反射を防止し、それによって反射光を最小化し、これによって分解能を向上させるために、フォトレジスト層の下に高分子、つまり反射防止層としてＡＲＣポリマーからなる中間層を挿入する。この場合、標準のフォトプロセスは、ｓｕｂ−０．５ｍｍの工業技術のためにＤＵＶ露光を用いる。このような反射防止層は有機材料または無機材料を含み得る。
【０００８】
例えばトレンチを形成するために酸化物層を開口するためのプロセス（エッチングマスクを形成するためのフォトリソグラフィ工程の後に行なわれる）において、中間層は問題になる。ＡＲＣポリマー層は、フォトリソグラフィプロセスの場合には開口されない。そのため、相互接続部のパターニングのためのエッチングプロセスは、ＡＲＣエッチングプロセス（ポリマーエッチ）から始めなければならない。第２の工程は、酸化物エッチングプロセス（一般に２工程プロセス）である。この場合の問題は、すでに開口されたコンタクトホールが、このＡＲＣポリマーで充填される／されているということである。
【０００９】
この場合、フェンス形成を避けることはできない。フェンスとは、比較的かどばった角を形成する縁辺と解される。これは、中間層の残留物として生成され、酸化物層にエッチングされた開口部を少なくとも部分的に取り囲む。このようなフェンスは、次に続くメタライゼーション工程におけるトレンチの充填を困難にし、かつフェンスから機械的ストレスが生じ得るということになる。とりわけ、このようなフェンスはスパッタリングによるアルミニウム堆積の際に妨害する。
【００１０】
これまでに、相互接続部エッチングプロセスの間、多量の酸素を加えることによってフェンスの形成を防止することが試みられた。これによって保護側壁高分子層の構築が抑制され得る。一方で、これによって同時にフォトレジスト側壁がもはや十分な程度でパシベーションされなくなり臨界制度が広くなる。他の解決のアプローチは、ハンドマスクパターニングの適用であろうが、これはプロセスがいちだんと複雑なため実用的ではない。
【００１１】
本発明は、簡単に、低コストで実施され得、これを用いることでエッチングプロセスの間にフェンスが形成されることが確実に防止され、かつ良好なＡＲＣオープンプロセスに対する要求が満たす、２層メタライゼーションのためのエッチングプロセスを提供するという課題に基づく。
【００１２】
本発明が基づく課題は、デュアルダマシンパターニングのための酸化物層および高分子中間層のエッチングがより長いエッチング時間でフォトレジストに対して高い選択性を有するＣＦ4  ＡＲＣオープンプロセスによって実行されることによって解決される。
【００１３】
発明による、このエッチンクプロセスの利点は、バイアにおいて高分子が酸化物と同時にトレンチ深さにまでエッチングされるのでフェンスは形成され得ないということにおいて明らかである。フェンスが生成されることなく相互接続部をパターニングするために、ＡＲＣオープンエッチングおよび酸化物エッチングは１工程で行なわれる。これによって低コストおよび簡単に生産化できるエッチングプロセスによって、デュアルダマシンパターニングを実施することが可能である。この場合、同時に、低コストのＰＶＤ金属充填法の使用を容易にするエッチングプロフィルが得られる。
【００１４】
さらに、エッチング時間は、従来のＯ2／Ｎ2  ＡＲＣオープンプロセスと比べて少なくとも２倍であるので、バイアにおける高分子は低減され得る。エッチング時間は、他のプロセスパラメータに左右され、好適には約１４０秒である。
【００１５】
全エッチングプロセスは、プラズマ補助部を有するエッチングチャンバにおいて行なわれ、この場合のＲＦ出力は好適には約６００ワットである。
【００１６】
さらに、ＣＦ4  ＡＲＣオープン／酸化物プロセスは、ＣＨＦ3の関与によって補助され、その際、ＣＦ4フローは、ＡＲＣオープン／酸化物プロセスの間、約４０ｓｃｃｍ、およびＣＨＦ3フローは約２０ｓｃｃｍに設定されている。
【００１７】
本発明は、以下の実施例において詳細に説明される。
【００１８】
図１において図示された半導体構造の詳細は、シリコンからなる基板１と、基板１に配置されたドープ領域２を示し、このドープ領域は、半導体構造の機能エレメントである。この基板１の上に酸化物層３が配置され、この酸化物層３には、メタライゼーション８を収容するための開口部９が設けられ、メタライゼーション８は中間接続部６として、ドープ領域２を相互接続部平面７と接続する（図２）。
【００１９】
開口部９の製造は、引き続き記載されるエッチングプロセスを用いて行なわれる。このためには、まず最初に、酸化物層３上に高分子中間層４が付与され、この高分子中間層４上に、一般的なフォトリソグラフィ法によって、フォトレジストを含むエッチングマスク５が製造される。高分子中間層４は、フォトレジストを露光する間の反射を防止または低減されるものと意図される。これに続く酸化物層３のエッチングスルーにおいては、まず高分子中間層４が除去されなければならない。これはＣＦ4  ＡＲＣオープンプロセスによって行なわれ、これはフォトレジストに対するかなり高い選択性を有する。
【００２０】
さらに、エッチング時間は、従来のＯ2／Ｎ2  ＡＲＣオープンプロセスと比べて少なくとも２倍であるので、酸化物および高分子はトレンチ深さまでエッチングされ得る。
【００２１】
ＣＦ4  ＡＲＣオープンエッチングプロセスについては、フェンスが形成されることなくトレンチエッチングを達成するには、以下のパラメータがとりわけ有利である：
【００２２】
【表１】
0004099331.tif 000002
括弧に記載の値は、例示的推奨値であり、記載された限界内において可変である。
【００２３】
ＡＲＣオープンエッチングプロセスを記載のパラメータによって実行した後、酸化物における開口部９がＰＶＤ充填法によって従来どおり充填され、同時にドープ領域２と相互接続部７との間の所望の中間接続部６、および中間接続部６そのものが同時に製造されるメタライゼーションを行なうことができる。
【００２４】
（符号の説明）
１  基板
２  ドープ領域
３  酸化物層
４  高分子中間層
５  エッチングマスク
６  中間接続部
７  相互接続部平面
８  メタライゼーション
９  開口部
【図面の簡単な説明】
【図１】    図１は、用意されたエッチングマスクおよび、酸化物層とエッチングマスクとの間に配置された高分子層を有する半導体構造の詳細を示す。
【図２】    図２は、相互接続部平面および、半導体構造の相互接続部平面と基板との間の中間接続部とを含む、２層メタライゼーションを有する半導体構造を示す。
【図１】
0004099331.tif 000003
【図２】
0004099331.tif 000004