CN102723273A - 一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 - Google Patents
一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102723273A CN102723273A CN2012101679913A CN201210167991A CN102723273A CN 102723273 A CN102723273 A CN 102723273A CN 2012101679913 A CN2012101679913 A CN 2012101679913A CN 201210167991 A CN201210167991 A CN 201210167991A CN 102723273 A CN102723273 A CN 102723273A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite metal
- metal structures
- etching
- process window
- dry etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，具体包括如下步骤：于一半导体基底上形成一复合金属结构，所述复合金属结构由下向上依次为氧化硅层、第一阻挡层、金属层、第二阻挡层、绝缘抗反射层和图案化的光阻材料层；对所述半导体基底上的复合金属结构进行刻蚀以形成图案化的复合金属结构；清除所述半导体基底上的复合金属结构表面的光阻材料层以及因刻蚀产生于所述复合金属结构顶部表面的聚合物；利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物。本发明的有益效果是：能够增大铝线的抗腐蚀特性，从而增大了铝线腐蚀缺陷的工艺窗口，减少因腐蚀缺陷造成晶圆报废的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域的铝线刻蚀方法，尤其是一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法。
背景技术
后段铝线布线工艺广泛被应用于线宽0.15um以上的芯片生产工艺中，铝线刻蚀工艺是其中的关键，这不仅因为这道工艺决定了铝线图形的形成，还因为铝线刻蚀过程产生的缺陷对芯片良率的影响非常的大，其中一种铝线腐蚀缺陷被称为铝线芯片工艺的头号杀手，其缺陷产生的机理是铝线刻蚀完成后，曝露于大气中的铝与刻蚀反应残留的氯离子在大气中的水汽作用下发生循环反应，生成Al2O3的水合物，使铝线发生断裂或导电面积缩小，从而引发芯片失效或可靠性下降。
由于受腐蚀缺陷影响的芯片可能不会使芯片失效，但具有潜在的EM（ELECTROMIGRATION 电子迁移）可靠性下降的风险，所以工厂对这种腐蚀缺陷的处理一般是整片晶圆如果有一颗芯片发现有腐蚀缺陷，则整片晶圆报废，从而对生产线良率产生巨大影响。
发明内容
针对现有的铝线布线工艺所存在的上述问题，本发明提供一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为：
一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，具体包括如下步骤：
步骤a、于一半导体基底上形成一复合金属结构，所述复合金属结构由下向上依次为氧化硅层、第一阻挡层、金属层、第二阻挡层、绝缘抗反射层和图案化的光阻材料层；
步骤b、对所述半导体基底上的复合金属结构进行刻蚀以形成图案化的复合金属结构；
步骤c、清除所述半导体基底上的复合金属结构表面的光阻材料层以及因刻蚀产生于所述复合金属结构顶部表面的聚合物；
步骤d、利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物；
步骤e、通过清洗去除所述复合金属结构上的刻蚀残余物；
步骤f、于所述复合金属结构表面形成用以隔离大气的保护膜。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述第一阻挡层为钛或者氮化钛。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述金属层为铝层。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述第二阻挡层为钛或者氮化钛。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，刻蚀所述复合金属结构的方法为干法刻蚀。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述步骤c中清除所述半导体基底上的复合金属结构表面的光阻材料层以及因刻蚀产生于所述复合金属结构顶部表面的聚合物的方法为原位灰化，所述原位灰化方法具体包括如下步骤：
步骤c1、保持灰化反应腔于真空状态；
步骤c2、以3000sccm的水蒸气对所述复合金属结构进行20秒钝化处理，所述灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c3、以5000sccm的氧气对所述复合金属结构进行20秒灰化处理，所述灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c4、重复步骤c2至c3两次后结束。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述步骤d中利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物的方法具体包括如下步骤：
步骤d1、于所述主刻蚀腔内利用氩气等离子体对所述复合金属结构进行20秒处理，所述主刻蚀腔的参数为压力8mT、源射频功率600W、偏置射频功率30W、氩气300sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度；
步骤d2、于所述主刻蚀腔内利用氧气等离子体对所述复合金属结构进行30秒处理，所述主刻蚀腔的参数为压力12mT、源射频功率600W、偏置射频功率50W、氧气400sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述步骤e中通过溶剂进行化学清洗去除所述复合金属结构上的刻蚀残余物。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述步骤f中的保护膜为富硅氧化硅。
上述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，所述保护膜形成方法为化学汽相淀积。
本发明的有益效果是：
通过本发明扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，能够增大铝线的抗腐蚀特性，从而增大了铝线腐蚀缺陷的工艺窗口，减少因腐蚀缺陷造成晶圆报废的可能性。
附图说明
图1为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法的流程框图；
图2为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法中原位灰化方法的流程框图；
图3为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法中利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物的方法的流程框图；
图4为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法步骤a完成后的状态示意图；
图5为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法步骤b完成后的状态示意图；
图6为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法步骤c完成后的状态示意图；
图7为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法步骤d完成后的状态示意图；
图8为本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法步骤f完成后的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其中，具体包括如下步骤：
步骤a、于一半导体基底上形成一复合金属结构1，如图4所示，复合金属结构由下向上依次为氧化硅层11、第一阻挡层12、金属层13、第二阻挡层14、绝缘抗反射层15和图案化的光阻材料层16，其中第一阻挡层12可以是厚度为200埃的钛或者厚度为250埃的氮化钛，金属层13为厚度4500埃的铝层，第二阻挡层14可以是厚度为50A的钛或者厚度为300A的氮化钛，绝缘抗反射层15可以是厚度为320埃的氮氧化硅。
步骤b、对半导体基底上的复合金属结构1进行刻蚀以形成图案化的复合金属结构，刻蚀后形成的结构如图5所示，刻蚀于主刻蚀腔内采用等离子体干法刻蚀的方法进行，主要包括BT（Break Through绝缘层突破刻蚀）步骤，BUF（Buffer缓冲层刻蚀）步骤，ME（Main Etch 主刻蚀）步骤，OE1（第一过刻蚀）步骤，OE2（第二过刻蚀）步骤，各步骤工艺参数如下可以是：
BT步骤：主刻蚀腔压力8mT，源射频功率800W，偏置射频功率80W，氯气 70sccm，三氟甲烷 10sccm ，阴极温度30度，反应腔壁温度50度，时间25秒；
BUF步骤：主刻蚀腔压力8mT，源射频功率600W，偏置射频功率140W，氯气 50sccm，三氯化硼 50sccm ，阴极温度30度，反应腔壁温度50度，时间15秒；
ME步骤：主刻蚀腔压力10mT，源射频功率600W，偏置射频功率110W，氯气 80sccm，三氯化硼 50sccm ，氮气5sccm；阴极温度30度，反应腔壁温度50度，时间35秒；
OE1步骤：主刻蚀腔压力8mT，源射频功率600W，偏置射频功率120W，氯气 50sccm，三氯化硼 50sccm ，氮气5sccm；阴极温度30度，反应腔壁温度50度，时间20秒；
OE2步骤：主刻蚀腔压力8mT，源射频功率700W，偏置射频功率130W，氯气 40sccm，三氯化硼 60sccm ， 阴极温度30度，反应腔壁温度50度，时间30秒。
步骤c、清除半导体基底上的复合金属结构1表面的光阻材料层16以及因刻蚀产生于复合金属结构1顶部表面的聚合物，清楚后的复合金属结构1如图6所示。其中，清除半导体基底上的复合金属结构1表面的光阻材料层16以及因刻蚀产生于复合金属结构1顶部表面的聚合物的方法为原位灰化，原位灰化方法如图2所示，具体包括如下步骤：
步骤c1、保持灰化反应腔于真空状态；
步骤c2、以3000sccm的水蒸气对复合金属结构1进行20秒钝化处理，灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c3、以5000sccm的氧气对复合金属结构1进行20秒灰化处理，灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c4、重复步骤c2至c3两次后结束。
步骤d、利用氩气等离子体和氧气等离子体去除复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物2，步骤d完成后的复合金属结构如图7所示，其中，步骤d中利用氩气等离子体和氧气等离子体去除复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物2的方法如图3所示，具体包括如下步骤：
步骤d1、于主刻蚀腔内利用氩气等离子体对复合金属结构进行20秒处理，主刻蚀腔的参数为压力8mT、源射频功率600W、偏置射频功率30W、氩气300sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度，该步骤利用氩气等离子体的离子轰击作用去除复合金属结构1由铝层形成的金属层13裸露的表面上的聚合物2或打断聚合物2的链接，便于后续的氧气等离子体的灰化去除；
步骤d2、于主刻蚀腔内利用氧气等离子体对复合金属结构进行30秒处理，主刻蚀腔的参数为压力12mT、源射频功率600W、偏置射频功率50W、氧气400sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度，此步骤利用高浓度氧气等离子体进行残余聚合物2灰化去除，并使复合金属结构1由铝层形成的金属层13裸露的表面氧化，生成Al2O3氧化层17，附着于裸露的铝层表面，使之与大气隔离，减少发生腐蚀反应的可能性。
步骤e、通过清洗去除复合金属结构上的刻蚀残余物，其中，可通过溶剂进行化学清洗去除复合金属结构上的刻蚀残余物。
步骤f、于复合金属结构表面形成用以隔离大气的保护膜18，保护膜18形成后的结构如图8所示，保护膜18可以是富硅氧化硅，保护膜18形成方法可以是化学汽相淀积。。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等效结构变化，或者本领域技术人员惯用的技术手段进行替换，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤a、于一半导体基底上形成一复合金属结构，所述复合金属结构由下向上依次为氧化硅层、第一阻挡层、金属层、第二阻挡层、绝缘抗反射层和图案化的光阻材料层；
步骤b、对所述半导体基底上的复合金属结构进行刻蚀以形成图案化的复合金属结构；
步骤c、清除所述半导体基底上的复合金属结构表面的光阻材料层以及因刻蚀产生于所述复合金属结构顶部表面的聚合物；
步骤d、利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物；
步骤e、通过清洗去除所述复合金属结构上的刻蚀残余物；
步骤f、于所述复合金属结构表面形成用以隔离大气的保护膜。
2.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述第一阻挡层为钛或者氮化钛。
3.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述金属层为铝层。
4.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述第二阻挡层为钛或者氮化钛。
5.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，刻蚀所述复合金属结构的方法为干法刻蚀。
6.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述步骤c中清除所述半导体基底上的复合金属结构表面的光阻材料层以及因刻蚀产生于所述复合金属结构顶部表面的聚合物的方法为原位灰化，所述原位灰化方法具体包括如下步骤：
步骤c1、保持灰化反应腔于真空状态；
步骤c2、以3000sccm的水蒸气对所述复合金属结构进行20秒钝化处理，所述灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c3、以5000sccm的氧气对所述复合金属结构进行20秒灰化处理，所述灰化反应腔的参数为压力2000mT、功率5000W、阴极温度280度、反应腔壁温度60度；
步骤c4、重复步骤c2至c3两次后结束。
7.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述步骤d中利用氩气等离子体和氧气等离子体去除所述复合金属结构侧壁上因刻蚀产生的聚合物的方法具体包括如下步骤：
步骤d1、于所述主刻蚀腔内利用氩气等离子体对所述复合金属结构进行20秒处理，所述主刻蚀腔的参数为压力8mT、源射频功率600W、偏置射频功率30W、氩气300sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度；
步骤d2、于所述主刻蚀腔内利用氧气等离子体对所述复合金属结构进行30秒处理，所述主刻蚀腔的参数为压力12mT、源射频功率600W、偏置射频功率50W、氧气400sccm、阴极温度30度，主刻蚀腔腔壁温度50度。
8.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述步骤e中通过溶剂进行化学清洗去除所述复合金属结构上的刻蚀残余物。
9.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述步骤f中的保护膜为富硅氧化硅。
10.如权利要求1所述扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法，其特征在于，所述保护膜形成方法为化学汽相淀积。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210167991.3A CN102723273B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210167991.3A CN102723273B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102723273A true CN102723273A (zh) | 2012-10-10 |
| CN102723273B CN102723273B (zh) | 2015-03-11 |
Family
ID=46948998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210167991.3A Active CN102723273B (zh) | 2012-05-28 | 2012-05-28 | 一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102723273B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104217976A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 无锡华润安盛科技有限公司 | 一种键合加热装置及加热方法 |
| CN106206289A (zh) * | 2015-05-07 | 2016-12-07 | 北大方正集团有限公司 | 一种铝刻蚀方法及装置 |
| CN106847669A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-06-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 铝膜工艺方法 |
| CN109148264A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-04 | 上海华力微电子有限公司 | 一种基于刻蚀机台减少残留聚合物防止铝腐蚀的方法 |
| CN111834289A (zh) * | 2019-04-16 | 2020-10-27 | 中电海康集团有限公司 | 一种金属铝的刻蚀方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1270415A (zh) * | 1998-09-15 | 2000-10-18 | 西门子公司 | 用于减少金属线刻蚀后腐蚀的敷金属层刻蚀技术 |
| TW411530B (en) * | 1999-05-31 | 2000-11-11 | Applied Materials Inc | Metal etching in semiconductor manufacturing process |
| US6277745B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-08-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Passivation method of post copper dry etching |
| CN1468977A (zh) * | 2002-07-19 | 2004-01-21 | 联华电子股份有限公司 | 前清除残留聚合物的方法 |
| US20050014381A1 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-20 | Lee Joon Hyeon | Method of forming metal line layer in semiconductor device |
-
2012
- 2012-05-28 CN CN201210167991.3A patent/CN102723273B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1270415A (zh) * | 1998-09-15 | 2000-10-18 | 西门子公司 | 用于减少金属线刻蚀后腐蚀的敷金属层刻蚀技术 |
| US6277745B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-08-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Passivation method of post copper dry etching |
| TW411530B (en) * | 1999-05-31 | 2000-11-11 | Applied Materials Inc | Metal etching in semiconductor manufacturing process |
| CN1468977A (zh) * | 2002-07-19 | 2004-01-21 | 联华电子股份有限公司 | 前清除残留聚合物的方法 |
| US20050014381A1 (en) * | 2003-07-18 | 2005-01-20 | Lee Joon Hyeon | Method of forming metal line layer in semiconductor device |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104217976A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 无锡华润安盛科技有限公司 | 一种键合加热装置及加热方法 |
| CN106206289A (zh) * | 2015-05-07 | 2016-12-07 | 北大方正集团有限公司 | 一种铝刻蚀方法及装置 |
| CN106847669A (zh) * | 2017-02-08 | 2017-06-13 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 铝膜工艺方法 |
| CN106847669B (zh) * | 2017-02-08 | 2019-10-11 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 铝膜工艺方法 |
| CN109148264A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-04 | 上海华力微电子有限公司 | 一种基于刻蚀机台减少残留聚合物防止铝腐蚀的方法 |
| CN111834289A (zh) * | 2019-04-16 | 2020-10-27 | 中电海康集团有限公司 | 一种金属铝的刻蚀方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102723273B (zh) | 2015-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0987745B1 (en) | Metallization etching method using a hard mask layer | |
| CN102723273B (zh) | 一种扩大铝线干法刻蚀腐蚀缺陷工艺窗口的方法 | |
| JP3594759B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| CN100517605C (zh) | 镶嵌结构的制造方法 | |
| CN101214487B (zh) | 一种半导体刻蚀设备腔室的清洗方法 | |
| JP2008078678A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| CN103545163B (zh) | 具有氟残留或氯残留的半导体结构的处理方法 | |
| JPH05291201A (ja) | アルミニウム系パターンの形成方法 | |
| CN103077880B (zh) | 一种处理铝焊垫上的氮化钛残留物的工艺方法 | |
| CN101459071B (zh) | 去除硅衬底表面氧化硅层及形成接触孔的方法 | |
| CN104599962A (zh) | 厚铝刻蚀工艺中聚合物的去除方法 | |
| JPH04288828A (ja) | ドライエッチング方法 | |
| JP5642427B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| CN104576316B (zh) | 预清洗半导体结构 | |
| CN105304480A (zh) | 锗的干法刻蚀方法 | |
| JPH1140502A (ja) | 半導体製造装置のドライクリーニング方法 | |
| CN102903662A (zh) | 隔离层刻蚀方法 | |
| JPH1197428A (ja) | 金属配線のドライエッチング方法 | |
| CN104851811B (zh) | 去除铝残余缺陷的方法 | |
| JP2007250942A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2003203974A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001308068A (ja) | エッチング装置のチャンバークリーニング方法 | |
| JP5714339B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN115954271A (zh) | 金属层-介质层复合膜层的刻蚀方法 | |
| JP2003151963A (ja) | ドライエッチング方法および装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |