通孔刻蚀方法以及金属互连结构的制作方法与流程

技术特征：
1.一种通孔刻蚀方法，其特征在于，所述通孔刻蚀方法包括以下步骤：提供一晶圆，所述晶圆包括衬底和位于所述衬底上的金属间介质层；通过物理气相沉积工艺沉积硬掩膜层，包括：于工艺腔室内通入气体组合物，于所述金属间介质层之上形成所述硬掩膜层，所述气体组合物包括工作气体和含氮的反应气体；形成图形化的硬掩膜层，所述图形化的硬掩膜层中界定出通孔图形；基于所述图形化的硬掩膜层选择性刻蚀所述金属间介质层以形成贯穿所述金属间介质层的通孔，其中调节所述反应气体与所述工作气体的气体流量比来改变硬掩膜材料相对于金属间介质材料的刻蚀选择比。2.根据权利要求1所述的通孔刻蚀方法，其特征在于，通过反应溅射工艺形成所述硬掩膜层，所述硬掩膜层包括氮化钛硬掩膜层和氮化钽硬掩膜层中的一种。3.根据权利要求2所述的通孔刻蚀方法，其特征在于：所述硬掩膜层为具有表达式tin
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的氮化钛硬掩膜层，所述氮化钛硬掩膜层的氮含量沿所述晶圆的中心区域到边缘的方向上逐渐减少。4.根据权利要求1或2所述的通孔刻蚀方法，其特征在于：所述反应气体包括氮气，所述工作气体包括氩气，通过反应溅射工艺沉积氮化钛硬掩膜层，包括以下步骤：调节所述反应气体相对于所述工作气体的气体流量以使所述反应气体与所述工作气体之间的流量比介于1.5:1~10:1之间，其中，所述工作气体的流量范围介于10sccm~50sccm之间，所述反应气体的流量范围介于20sccm~150sccm之间。5.根据权利要求4所述的通孔刻蚀方法，其特征在于：调节所述反应气体与所述工作气体之间的流量比使位于所述衬底之上的所述硬掩膜层各处氮的化学计量比提升5%-30%。6.根据权利要求1或2所述的通孔刻蚀方法，其特征在于：所述反应气体包括氮气，所述工作气体包括氩气，通过反应溅射工艺沉积氮化钛硬掩膜层，包括以下步骤：调节所述反应气体相对于所述工作气体的气体流量以使所述反应气体与所述工作气体之间的流量比介于2:1 ~10:1之间，其中，所述工作气体的流量设定为固定值，所述反应气体的流量范围介于50sccm~110sccm之间。7.根据权利要求6所述的通孔刻蚀方法，其特征在于，所述反应溅射工艺的工艺参数包括：于10mtorr~20mtorr之间的工作气压下施加介于6000w~12000w之间的直流功率到靶材。8.根据权利要求1所述的通孔刻蚀方法，其特征在于，所述通孔刻蚀方法还包括：于所述金属间介质层与所述硬掩膜层之间形成有teos层；形成图形化的硬掩膜层的步骤之后，所述晶圆之上未覆盖硬掩膜层的区域显露出teos层；采用干法刻蚀工艺选择性刻蚀所述teos层和所述金属间介质层以形成通孔。9.一种金属互连结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：根据权利要求1至8任意一项所述的通孔刻蚀方法于金属间介质层中形成互连通孔；于所述互连通孔中依次形成扩散阻挡层、金属种子层和金属填充物以形成金属互连结构。10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：形成所述金属互连结构之后，通过化学机械抛光工艺去除所述金属间介质层之上金属填充物、teos层以
及残留的硬掩膜层。

技术总结
本发明提供一种通孔刻蚀方法和金属互连结构的制作方法，通孔刻蚀方法包括：提供一晶圆，晶圆包括衬底和位于衬底上的金属间介质层；通过物理气相沉积工艺沉积硬掩膜层，包括：通入气体组合物，于金属间介质层之上形成硬掩膜层；形成图形化的硬掩膜层，图形化的硬掩膜层中界定出通孔图形；基于图形化的硬掩膜层选择性刻蚀金属间介质层以形成贯穿金属间介质层的通孔，其中调节反应气体与工作气体的气体流量比来改变硬掩膜材料的刻蚀选择比。本发明通过调节反应气体与工作气体的流量比优化硬掩膜层的组成分布和致密均匀性，改善了硬掩膜层各处的刻蚀选择比差异；基于刻蚀剖面改善的通孔形成金属互连结构，降低短接风险。降低短接风险。降低短接风险。


技术研发人员：庄琼阳 曾凡维 陈献龙
受保护的技术使用者：广州粤芯半导体技术有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/10/25