CN102420121B - 一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法，其中，包括如下步骤：用第一等离子体对覆盖在半导体器件上的氮化钛薄膜进行处理，将扩散于所述氮化钛薄膜内部的氟离子脱离；用第二等离子体对所述氮化钛薄膜进行处理，将所述氮化钛薄膜进行表面钝化处理。所述第一等离子体为H2气体的等离子体；所述第二等离子体为CH4气体的等离子体。所述H2气体的等离子体可用H2+N2气体的等离子体代替，所述CH4气体的等离子体可用CH4+N2气体的等离子体代替。本发明通过使用特定气体或气体组合的等离子体，对氮化钛薄膜进行脱氟和钝化，使得氮化钛薄膜表面颗粒增加的现象得到明显控制。
Description
技术领域
本发明涉及硬质掩膜的处理方法，尤其涉及一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法。
背景技术
在半导体逻辑电路65nm及更先进的技术阶段中，参考图1所示的现有技术的工艺流程图，制造工艺的顺序是：首先，在基底上形成刻蚀阻挡层后，再依次形成低K介质层，覆盖层和氮化钛薄膜，其中，氮化钛薄膜作为硬质掩膜被广泛应用于后段低K值材料集成的工艺中，在之后的工艺中，还包括光刻步骤以形成图案，对氮化钛薄膜进行氟基等离子刻蚀的步骤，以及刻蚀后的处理步骤。
其中，由于氮化钛薄膜经氟基等离子刻蚀后，薄膜会在环境中水蒸气的影响下产生颗粒状物质并不断生长于薄膜表面，且极难使用传统方法去除，因而极大地影响了相关产品的良品率和可靠性。
针对这个问题，目前业界所采用的解决方案是：使用氮气保护刻蚀后的薄膜以避免水蒸气的接触，也就是在薄膜的表面通过充入氮气来形成隔离层。
但此种方法对于盛放晶圆的容器和相关充气设备提出了较高的要求，并产生了额外的费用，非常不利于广泛的使用这种方法。
发明内容
本发明的目的是抑制或解决经过氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜表面颗粒增加的技术问题。
本发明公开一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法，其中，包括如下步骤：
用第一等离子体对覆盖在半导体器件上氮化钛薄膜进行处理，将扩散于所述氮化钛薄膜内部的氟离子脱离；
用第二等离子体对所述氮化钛薄膜进行处理，将所述氮化钛薄膜进行表面钝化处理。
上述的处理方法，其中，所述第一等离子体为H2气体的等离子体。
上述的处理方法，其中，所述第二等离子体为CH4气体的等离子体。
上述的处理方法，其中，所述第一等离子体为H2气体与N2气体组合的等离子体。
上述的处理方法，其中，所述第二等离子体为CH4气体与N2气体组合的等离子体。
上述的处理方法，其中，所述第一等离子体和所述第二等离子体对所述氮化钛薄膜的处理的方法为干法刻蚀。
本发明通过使用特定气体或气体组合的等离子体，分步进行表面处理，对氮化钛薄膜进行脱氟和钝化，以控制空气环境中的水蒸气进入其中来抑制刻蚀后颗粒物的生成，使得氮化钛薄膜表面颗粒增加的现象得到明显控制，且有效时间大大延长，超过当前业界水平，相比现在使用氮气保护刻蚀后的薄膜以避免水蒸气的接触，在成本上有着无可比拟的优势，可以广泛推广使用本发明的制造工艺。
附图说明
通过阅读参照如下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出现有技术的，半导体逻辑电路65nm及更先进的技术中，制造工艺的流程图；以及
图2示出根据本发明的，一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法的流程图；。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施方式来对本发明的一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法作进一步详细地说明。
结合图1和图2，其中，图2示出根据本发明的，一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法的流程图。本发明的工艺过程是针对图1中步骤S116，刻蚀后处理的新工艺，由于在图1中的步骤S115，对氮化钛薄膜进行氟基等离子刻蚀，此时氮化钛薄膜表面及其内部有氟离子存在，因此，必须要去除氟离子，又因为氮化钛薄膜表面颗粒的增加是因为扩散于氮化钛薄膜内的游离氟离子接触空气中水蒸气后与氮化钛和空气中的氧气发生一系列化学反应，因此应该采取使所述氮化钛薄膜表面钝化的措施，以减小氮化钛薄膜表面与空气的接触面积，从而减小反应速率。具体地，先执行步骤S210，用第一等离子体对覆盖在半导体器件上的氮化钛薄膜进行处理，将扩散于所述氮化钛薄膜内部的氟离子脱离；再执行步骤S211，用第二等离子体对所述氮化钛薄膜进行处理，将所述氮化钛薄膜进行表面钝化处理。
进一步地，本发明公开针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法所用的等离子体。在一个优选例中，所述第一等离子体为H2气体的等离子体，用H2气体的等离子体对氟基气体刻蚀后的氮化钛薄膜进行等离子表面处理，将扩散于氮化钛薄膜内部的氟离子脱离；所述第二等离子体为CH4气体的等离子体，用CH4气体的等离子体，对氟基气体刻蚀后的氮化钛薄膜表面钝化处理，以控制空气环境中的水蒸气进入所述氟基气体刻蚀后的氮化钛薄膜，这样，最终达到抑制氮化钛薄膜表面颗粒增加的效果。
在又一个优选例中，所述H2气体的等离子体用H2气体与N2气体组合的等离子体代替，所述CH4气体的等离子体用CH4气体与N2气体组合的等离子体代替。本领域技术人员应该理解，所述N2气体仅仅作为稀释气体或者载体气体，对本发明的实施过程中不会产生实质性的影响。
其中，所述第一等离子体和所述第二等离子体对所述氮化钛薄膜的处理的方法为干法刻蚀。
上述实施例中，所公开的第一等离子体也可以用其他等离子体代替，以达到脱氟的目的为准，第二等离子体也可以用其他钝化剂的等离子体代替，已达到使氮化钛薄膜表面钝化的目的，这样的变化是本领域技术人员所掌握的，在此不一一举例。
在执行步骤S210和步骤S211时，处理过程中所使用的功率、气压和流量，以能够激发并维持H2和CH4的等离子状态为准，目前市场上的等离子刻蚀机器品种众多，本领域技术人员可以根据具体情况得出所述功率、气压和流量，以满足激发并维持H2和CH4的等离子状态的条件，此处不给出具体数值。
综上所述，采用了上述的处理方法，空气环境中的水蒸气就难以进入所述氮化钛薄膜，因此可以起到抑制刻蚀后颗粒物的生成的作用，使得氮化钛薄膜表面颗粒增加的现象得到明显控制，且有效时间大大延长。
本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的方法和处理过程应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (6)
1.一种针对氟基等离子体刻蚀后的氮化钛薄膜的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
用第一等离子体对覆盖在半导体器件上的氮化钛薄膜进行处理，将扩散于所述氮化钛薄膜内部的氟离子脱离；
用第二等离子体对所述氮化钛薄膜进行处理，将所述氮化钛薄膜进行表面钝化处理，以控制空气环境中的水蒸气进入所述氟基气体刻蚀后的氮化钛薄膜。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第一等离子体为H2气体的等离子体。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述第二等离子体为CH4气体的等离子体。
4.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，所述第一等离子体为H2气体与N2气体组合的等离子体。
5.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，所述第二等离子体为CH4气体与N2气体组合的等离子体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述第一等离子体和所述第二等离子体对所述氮化钛薄膜的处理的方法为干法刻蚀。
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