CN101783293A

CN101783293A - 铝垫刻蚀方法

Info

Publication number: CN101783293A
Application number: CN200910045600A
Authority: CN
Inventors: 符雅丽
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-07-21

Abstract

本发明公开了一种铝垫刻蚀方法，本发明在反应腔中，移除光刻胶后，采用大原子量气体对铝垫进行溅射(sputtering)，轰击掉了铝表面的氯残留物和氟残留物，从而阻止了它们对铝的侵蚀。使得反应腔中的刻蚀气体对铝的损伤减小到最小，显著降低了刻蚀后铝表面的残留物，从而减少了侵蚀的发生，保证了集成电路的性能。

Description

铝垫刻蚀方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤指一种铝垫刻蚀(Al pad etch)方法。

背景技术

目前，金属铝作为连线材料，广泛用于DRAM和flash等存储器，以及0.13um以下的逻辑产品中。

金属铝刻蚀通常用到以下气体：氯气(Cl₂)、氯化硼(BCl₃)、氩气(Ar)、氮气(N₂)、三氟甲烷(CHF₃)和甲烷(CH₄)等。其中，Cl₂作为主要的刻蚀气体，与铝发生化学反应，生成的可挥发的副产物AlCl₃被气流带出反应腔。BCl₃一方面提供BCl₃+，垂直轰击硅片表面，达到各向异性的刻蚀；另一方面，由于铝表面极易氧化成氧化铝(Al₂O₃)，这层自生氧化铝在刻蚀的初期阻隔了Cl₂和铝的接触，阻碍了刻蚀的进一步进行。添加BCl₃则利于将这层氧化层还原，如方程式(1)所示，从而促进刻蚀过程的继续进行。

Al₂O₃+3BCl₃→2AlCl₃+3BOCl (1)

Ar电离生成Ar+，主要是对硅片表面提供物理性的垂直轰击。N₂、CHF₃和C₂H₄是主要的钝化气体，N₂与金属铝侧壁氮化产生AlxNy，CHF₃和C₂H₄与光刻胶反应生成的聚合物会沉积在金属铝侧壁，形成阻止进一步反应的钝化层。侧壁钝化机制是指，刻蚀反应产生的非挥发性的副产物，光刻胶刻蚀产生的聚合物，以及侧壁表面的氧化物或氮化物会在待刻蚀物质表面形成钝化层。图形底部受到离子的轰击，钝化层会被击穿，露出里面的待刻蚀物质继续反应，而图形侧壁钝化层受到较少的离子轰击，阻止了这个方向刻蚀的进一步进行。

一般来说，反应腔的工艺压力控制在6-14毫托。当铝刻蚀完成之后，硅片表面、图形侧壁和光刻胶表面残留的Cl₂，会和铝反应生成AlCl₃，继而与空气中的水分发生自循环反应，如方程式(2)所示，造成对铝的严重侵蚀(corrosion)。

同样地，残留的F也会和铝反应生成AlF₃，继而与空气中的水分发生自循环反应生成Al(OH)₃和HF，进一步造成对铝的严重侵蚀(corrosion)。

图1是采用现有气体刻蚀金属铝并清洗后一天的显示缺陷的图片，从图片上清晰可见，无数的小黑点就是铝受到侵蚀而产生的缺陷，黑点的位置及密集度显示了晶片上缺陷的分布，即这种侵蚀易于在晶片的边缘部位发生。图2是图1通过扫描电子显微镜(SEM)放大后的受到侵蚀的铝表面的缺陷(defect)即侵蚀产物，如图片中絮状的部分。这些铝表面的侵蚀产物会越长越多，而且生长速度很快，这种缺陷的主要成分是Al₂O₃·nH₂O，这样，会造成相邻铝之间的短路，严重影响了集成电路的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种铝垫刻蚀方法，能够显著降低刻蚀后铝表面的残留物，从而减少侵蚀的发生，保证集成电路的性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种铝垫刻蚀方法，还包括：在反应腔中，移除光刻胶后，采用大原子量气体对铝垫进行溅射。

所述大原子量气体为分子量大于40的，可以用于物力轰击的气体。

所述大原子量气体为氩气。

所述溅射工艺条件为：能量为200～400W，无偏压，氩气流量为100～500sccm。

由上述技术方案可见，本发明在反应腔中，移除光刻胶后，采用大原子量气体对铝垫进行溅射(sputtering)，轰击掉了铝表面的氯(Cl)残留物和氟(F)残留物，从而阻止了它们对铝的侵蚀。使得反应腔中的刻蚀气体对铝的损伤减小到最小，显著降低了刻蚀后铝表面的残留物，从而减少了侵蚀的发生，保证了集成电路的性能。

附图说明

图1是采用现有气体刻蚀金属铝并清洗后一天的晶片(wafer)表面缺陷图片；

图2是图1经过SEM放大后的受到侵蚀的铝表面的残留物图片；

图3是采用本发明气体刻蚀金属铝并清洗后三天的晶片(wafer)表面缺陷图片；

图4是图3经过SEM放大后的受到侵蚀的铝表面的残留物图片。

具体实施方式

尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

应用本发明方法对铝垫刻蚀的步骤中包括：在反应腔中，移除光刻胶后，采用大原子量气体对铝垫进行溅射，所述大原子量的气体原则上为分子量大于40的，可以用于物理轰击的气体，比如氩气等。

溅射的工艺条件大致为：低能量，为200～400W，无偏压(bias power)，Ar流量为100～500sccm。

本发明通过大原子量气体的溅射，轰击掉了铝表面的氯残留物和氟残留物，从而阻止了它们对铝的侵蚀。使得反应腔中的刻蚀气体对铝的损伤减小到最小，显著降低了刻蚀后铝表面的残留物，从而减少了铝表面的腐蚀，保证了集成电路的性能。

图3是采用本发明采用增加氩气溅射的方法刻蚀金属铝并清洗后三天晶片(wafer)表面缺陷的图片，从图片上清晰可见，即使是在三天后，铝受到侵蚀产生的缺陷数(如图中的小黑点)也明显地少于采用现有刻蚀方法一天后的缺陷数。图4是图3通过SEM放大后的受到侵蚀的铝表面的残留物，如图片所示，铝表面非常干净，相邻的铝之间不存在可能产生短路的絮状污染物。很明显，实验表明，通过本发明在反应腔中，移除光刻胶后，采用增加氩气对铝垫进行溅射的方法，使得反应腔中的刻蚀气体对铝的损伤减小到最小，显著降低了刻蚀后铝表面的侵蚀，从而保证了集成电路的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铝垫刻蚀方法，其特征在于，还包括：在反应腔中，移除光刻胶后，采用大原子量气体对铝垫进行溅射。

2.根据权利要求1所述的铝垫刻蚀方法，其特征在于，所述大原子量气体为分子量大于40的，可以用于物力轰击的气体。

3.根据权利要求1所述的铝垫刻蚀方法，其特征在于，所述大原子量气体为氩气。

4.根据权利要求3所述的铝垫刻蚀方法，其特征在于，所述溅射工艺条件为：能量为200～400W，无偏压，氩气流量为100～500sccm。