CN101442007B - 一种去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于集成电路制造领域，公开了一种去除金属层的侧壁聚合物的方法，在干法刻蚀生成钽或氮化钽组成的金属层后，在干法刻蚀的反应腔体内，用CF4气体对金属层进行表面干法刻蚀处理。本发明能有效去除侧壁聚合物，从而提高集成电路器件的成品率和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于集成电路制造领域，具体涉及一种去除金属绝缘层金属(Metal-Insulator-Metal，MIM)结构的金属层的侧壁聚合物的方法。
背景技术
钽(Ta)或氮化钽(TaN)可用于金属绝缘层金属电容的电极。典型的MIM结构如图1所示。所述结构包括由钽(Ta)或氮化钽(TaN)组成的第一金属层3、绝缘层4、由铝或铜组成的第二金属层5。此外，光阻剂(Photoresist)1、底部抗反射涂层(BARC，Bottom Anti-Reflective Coating)2用于形成所述MIM结构。光阻剂1用于将设计好的集成电路布图，经过光罩(Mask)，投影在晶圆上而成像。底部抗反射涂层2由氮氧化硅(SiON)组成，涂覆于光阻剂1的底部，以减少底部光的反射，并起一定的绝缘作用。第一金属层3由钽(Ta)或氮化钽(TaN)组成，作为MIM电容的上极板。绝缘层4由掺杂二氧化硅(SiO2)组成，用于金属层间的隔离。第二金属层5作为MIM电容的下极板。
在干法刻蚀生成钽或氮化钽金属层3后，在第一金属层3的侧壁(Sidewall)上将生成较多的无用的聚合物(Polymer)，俗称“兔耳”(Rabbit ear)。该聚合物为刻蚀生成第一金属层3的金属附属物。由于干法刻蚀采用氯气(Cl2)作为刻蚀气体，故聚合物为钽元素和氯元素结合的副产物。图2是侧壁有聚合物的结构示意图。如图2所示，在第一金属层3刻蚀完成后，光阻剂1将被去除，底部抗反射涂层2及第一金属层3的两侧将会生成聚合物6。在后续的湿法清洗(Wet Clean)中，该聚合物6无法被清除。而该聚合物6的存在将必然影响后续的金属沉积表面的均匀性，从而降低集成电路器件的成品率和可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明所解决的技术问题在于提供一种去除金属绝缘层金属结构的金属层的侧壁聚合物的方法，能有效去除该聚合物，从而提高集成电路器件的成品率和可靠性。
本发明的技术方案如下：
一种去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，在干法刻蚀生成钽或氮化钽组成的第一金属层后，在干法刻蚀的反应腔体内，用CF4气体对第一金属层进行表面干法刻蚀处理。
较佳地，所述CF4气体的流速为80sccm～120sccm，所述表面干法刻蚀处理的时间为15～30秒；所述反应腔体内的能量为100～250瓦；所述反应腔体内的压力为7～10毫托。
进一步地，所述能量由刻蚀机的RF发生器提供。
进一步地，所述压力由刻蚀机的机械泵及压力控制器调节。
进一步地，所述聚合物由钽元素和氯元素结合的副产物组成。
进一步地，所述金属绝缘层金属结构包括由钽或氮化钽组成的第一金属层、绝缘层、第二金属层，所述绝缘层位于第一金属层和第二金属层之间。
进一步地，所述第二金属层由铝或铜组成。
进一步地，所述绝缘层由掺杂二氧化硅组成。
本发明的有益效果在于：本发明的方法在刻蚀生成第一金属层3后，通入CF4气体对第一金属层3进行表面处理(Flush)，能有效去除侧壁聚合物，使后续的金属沉积表面更加均匀，减少空穴，从而可极大地提高器件的成品率和可靠性。
附图说明
图1是典型的金属绝缘层金属的结构示意图；
图2是不采用本发明的方法侧壁有聚合物的结构示意图；
图3是采用本发明的方法后侧壁无聚合物的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
CF4气体是集成电路领域中最广泛使用的等离子蚀刻气体，可应用于硅、二氧化硅、氮化硅，磷硅玻璃及钨等薄膜材料的蚀刻以及电子器件的表面清洗、处理等。由于聚合物的成分为钽的副产物，而CF4气体能有效去除钽元素和氯元素结合的副产物TaxCly。因此，在干法刻蚀生成钽或氮化钽组成的第一金属层3后，在干法刻蚀的反应腔体内，用CF4气体对第一金属层3进行表面处理以去除多余的聚合物。
经实验验证，CF4气体流速的较佳值为80sccm～120sccm。如CF4气体流速小于80sccm，聚合物将不能完全去除。而如CF4气体流速大于120sccm，则底部抗反射涂层2将被CF4气体侵蚀。一旦底部抗反射涂层2被完全侵蚀，第一金属层3由于无底部抗反射涂层2的绝缘阻隔作用，将被CF4气体侵蚀，集成电路器件即会失效。CF4气体表面处理的较佳时间为15～30秒；反应腔体内的较佳能量值为100～250瓦，由刻蚀机的RF发生器提供；较佳压力值为7～10毫托，由刻蚀机的机械泵及压力控制器调节。
图3是采用本发明的方法后侧壁无聚合物的示意图。如图3所示，在CF4气体对第一金属层3进行表面处理后，聚合物6被去除。后续的金属沉积于底部抗反射涂层2上，由于无聚合物6的阻挡，则金属的沉积必然会更加均匀。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限定本发明的保护范围，即依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修改仍应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，在干法刻蚀生成钽或氮化钽组成的第一金属层后，在干法刻蚀的反应腔体内，用CF4气体对第一金属层进行表面干法刻蚀处理，所述CF4气体的流速为80sccm～120sccm，所述表面干法刻蚀处理的时间为15～30秒；所述反应腔体内的能量为100～250瓦；所述反应腔体内的压力为7～10毫托。
2.如权利要求1所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述能量由刻蚀机的RF发生器提供。
3.如权利要求1所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述压力由刻蚀机的机械泵及压力控制器调节。
4.如权利要求1或2或3所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述聚合物由钽元素和氯元素结合的副产物组成。
5.如权利要求1所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述金属绝缘层金属结构包括由钽或氮化钽组成的第一金属层、绝缘层、第二金属层，所述绝缘层位于第一金属层和第二金属层之间。
6.如权利要求5所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述第二金属层由铝或铜组成。
7.如权利要求5所述的去除金属绝缘层金属结构的侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述绝缘层由掺杂二氧化硅组成。
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