CN104835908A - 用于3d amr的氮化钽刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，包括：提供衬底，衬底上依次沉积有镍铁合金层、氮化钽层和氮化硅层；采用含氯气体刻蚀所述氮化硅层和氮化钽层，以形成开口；刻蚀去除光刻胶。本发明采用含氯气体直接对氮化钽进行刻蚀处理，使得刻蚀的残留聚合物大量减少，无需再通过使用CF4和O2的混合气体进行处理开口表面来去除开口附近的残留聚合物即可获得清晰的开口图案，即节省了工艺步骤，降低了生产成本，也获得了更加干净的器件。此外，由于残留物的减少，使得开口尺寸更佳便于控制，因此器件的尺寸精确度也得以提高，进而增加了器件的性能。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法。
背景技术
磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。以各向异性磁电阻(Anisotropic Magnetoresistance，AMR)为例，镍铁合金层作为磁阻层。当外界磁场施加到磁阻层上时，磁阻层的磁畴旋转，使得磁阻层的电阻发生改变，磁阻层电阻的变化就反应在输出电压变化，实现监测外加磁场的目的。
近几年，各向异性磁阻传感器技术的发展，已经经历了单轴各向异性磁阻传感器、双轴各向异性磁阻传感器到三轴各向异性磁阻传感器(简称：三轴磁传感器，英文简拼：3D AMR)。在现有技术中，三轴磁传感器可全面检测空间X、Y、Z三个方向上的磁信号，得到普遍应用。
现有技术中，将集成电路技术应用于磁传感器领域，也促进了磁传感器的规模化生产和发展。
现有技术中的磁传感器制作过程中，涉及氮化钽刻蚀工艺，如图1所示，现有的氮化钽刻蚀工艺包括以下步骤：
提供衬底，衬底上沉积有氮化钽；
采用CF4对衬底上的氮化钽进行干法刻蚀形成开口；
接着，使用CF4和O2的混合气体进行处理开口表面，以去除开口附近的残留聚合物；
接着，使用O2干法刻蚀去除光刻胶；
最后使用湿法刻蚀去除光刻胶。
然而，由图2a和图2b中所示的器件的扫描电镜图可知，现有的氮化钽刻 蚀工艺形成的器件，其开口位置处残留聚合物较多，导致器件对后续工艺要求较高，并且残留物太多不便于控制器件的开口尺寸，导致开口的尺寸难以控制，影响器件的性能。
发明内容
本发明提供一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，以解决氮化钽刻蚀后开口位置处残留物较多的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，包括：
提供衬底，衬底上依次沉积有镍铁合金层、氮化钽层和氮化硅层；
采用含氯气体刻蚀所述氮化硅层和氮化钽层，以形成开口；
刻蚀去除光刻胶。
作为优选，所述含氯气体为Cl2和BCl3的混合气体。
作为优选，所述Cl2的气体流量为10-30sccm。
作为优选，所述BCl3的气体流量为20-60sccm。
作为优选，所述含氯气体中，BCl3与Cl2的含量百分比大于等于2。
作为优选，刻蚀去除光刻胶步骤包括：干法刻蚀去除光刻胶，湿法刻蚀清洗开口表面的残留光刻胶。
作为优选，采用O2干法刻蚀去除所述光刻胶。
作为优选，干法刻蚀工艺形成开口。
作为优选，所述开口的尺寸小于等于0.2um。
作为优选，使用光刻胶和抗反射薄膜定义开口图案。
与现有技术相比，本发明的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，包括：提供衬底，衬底上依次沉积有镍铁合金层、氮化钽层和氮化硅层；采用含氯气体刻蚀所述氮化硅层和氮化钽层，以形成开口；刻蚀去除光刻胶。本发明采用含氯气体直接对氮化钽进行刻蚀处理，使得刻蚀的残留聚合物大量减少，无需再通过使用CF4和O2的混合气体进行处理开口表面来去除开口附近的残留聚合物即可获得清晰的开口图案，即节省了工艺步骤，降低了生产成本，也获得了更加干净的器件，降低了器件后续的工艺难度，进一步降低了生产成本。此外，由 于残留聚合物的减少，使得器件的开口尺寸更加的便于控制，因此器件的尺寸精确度也得以提高，进而增加了器件的性能。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明由更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性示出了根据现有技术中应用于三轴各向异性磁阻传感器的氮化钽刻蚀方法流程图；
图2a-2b示意性示出了根据现有技术中应用于三轴各向异性磁阻传感器的氮化钽刻蚀方法刻蚀后的器件的扫描电镜图；
图3示意性示出了根据本发明应用于三轴各向异性磁阻传感器的氮化钽刻蚀方法流程图；
图4a-4b示意性示出了根据本发明应用于三轴各向异性磁阻传感器的氮化钽刻蚀方法不同步骤的示意图；
图5a-5b示意性示出了根据本发明应用于三轴各向异性磁阻传感器的氮化钽刻蚀方法刻蚀后的器件的扫描电镜图。
图中所示：
100-衬底、200-绝缘层、300-第一氮化硅层、400-镍铁合金层、500-氮化钽层、600-第二氮化硅层、700-开口、800-抗反射涂层、900-光刻胶。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图3所示，本发明提供的一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，具体包括以下步骤：
步骤1：提供衬底100。具体地，所述衬底100上依次沉积绝缘层200，对所述绝缘层200进行刻蚀以形成沟槽，接着，依次对带有沟槽的绝缘层200上 一次沉积第一氮化硅层300、镍铁合金层400、氮化钽层500和第二氮化硅层600；较佳的，所述镍铁合金层400的厚度为230A、氮化钽层500为900A和第二氮化硅层600的厚度为850A。
步骤2：接着，采用含氯气体通过干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底100上的氮化钽层500和第二氮化硅层600，以形成开口700。
具体地，如图4a和图4b所示，本发明以抗反射涂层800和光刻胶900来定义开口700的图案，所述抗反射涂层800的厚度为1500～2500A，且其采用有机抗反射涂层，用于减少曝光过程中光在氮化钽层500和第二氮化硅层600的上下表面的反射，以使曝光的大部分能量都被氮化钽层500和第二氮化硅层600吸收，当然，所述光刻胶900用于保护器件的其他区域，确保器件正常曝光。曝光完成后，含氯气体刻蚀所述氮化钽层500和第二氮化硅层600，当然，第二氮化硅层600表面的抗反射涂层800也同时被刻蚀掉。采用含氯气体刻蚀所述氮化钽层500，产生的残留聚合物较少，因此，开口700图案较为清晰，无需采用特定的工艺专门去除该残留聚合物，节省了工艺步骤，同时降低了生产成本，同时缩短了器件的生产周期。
步骤3：通过干法刻蚀去除光刻胶900。具体的，采用O2作为刻蚀气体，去除光刻胶900和残留的抗反射涂层800，由于残留的聚合物较少，因此，只需简单的干法刻蚀即可去除光刻胶900和抗反射涂层800。
步骤4：最后，湿法刻蚀清洗开口700表面的残留光刻胶900。
较佳的，本发明中的所述含氯气体为Cl2和BCl3的混合气体，具体地，所述Cl2的气体流量为10-30sccm，所述BCl3的气体流量为20-60sccm。采用所述的Cl2和BCl3的混合气体刻蚀所述氮化钽层500和第二氮化硅层600，其主要生产便于挥发的水汽和便于清扫的气体，因此，形成开口700后，在开口700附近产生的聚合残留物较少，后续只需采用常规步骤去除表面光刻胶900和抗反射涂层800即可，工艺简单。
作为优选，所述含氯气体中所述BCl3与Cl2的含量百分比大于等于2，通过精确控制所述BCl3与Cl2的含量百分比，可以精确控制所述开口700的尺寸，具体地，由于所述开口700的截面多为倒梯形状，即，该开口700的宽度由下向上逐渐递增，通过控制所述混合气体中的各组分含量，可以精确控制开口700 的最小宽度(即开口700的底部宽度)，使其最小宽度不大于200nm(0.2um)，而且，所述混合气体还可以控制所述开口700的垂向界面，即，通过控制混合气体的各组分含量，不仅可以控制开口700的尺寸，还可以精确控制其形状，使其与实际需要尺寸相同，进而可以降低后续的工艺难度，提高效率，节省成本。
较佳的，由图5a和图5b中器件的扫描电镜图可知，采用本发明的氮化钽刻蚀方法形成的开口700及其周围并无残留聚合物，开口700图案清晰，开口700尺寸更加的便于控制，因此器件的尺寸精确度也得以提高，进而增加了器件的性能。
综上所述，本发明的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，包括：提供衬底100，衬底100上依次沉积有镍铁合金层400、氮化钽层500和第二氮化硅层600；采用含氯气体刻蚀所述第二氮化硅层600和氮化钽层500，以形成开口700；刻蚀去除光刻胶900。本发明采用含氯气体直接对氮化钽500进行刻蚀处理，使得刻蚀的残留聚合物大量减少，无需再通过使用CF4和O2的混合气体处理开口700表面来去除开口700附近的残留聚合物即可获得清晰的开口图案，既节省了工艺步骤，降低了生产成本，也获得了更加干净的器件。此外，由于残留聚合物的减少，使得开口700的尺寸更加的便于控制，因此器件的尺寸精确度也得以提高，进而增加了器件的性能。
此外，需要说明的是，除非特别说明或指出，否则说明书中的术语“第一”“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或顺序关系等。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，包括：
提供衬底，衬底上依次沉积有镍铁合金层、氮化钽层和氮化硅层；
采用含氯气体刻蚀所述氮化硅层和氮化钽层，以形成开口；
刻蚀去除光刻胶。
2.如权利要求1所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，所述含氯气体为Cl2和BCl3的混合气体。
3.如权利要求2所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，所述Cl2的气体流量为10-30sccm。
4.如权利要求2所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，所述BCl3的气体流量为20-60sccm。
5.如权利要求2所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，所述含氯气体中，BCl3与Cl2的含量百分比大于等于2。
6.如权利要求1所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，刻蚀去除光刻胶步骤包括：干法刻蚀去除光刻胶，湿法刻蚀清洗开口表面的残留光刻胶。
7.如权利要求6所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，采用O2干法刻蚀去除所述光刻胶。
8.如权利要求1所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，干法刻蚀工艺形成开口。
9.如权利要求1所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，所述开口的最小尺寸小于等于0.2um。
10.如权利要求1所述的用于3D AMR的氮化钽刻蚀方法，其特征在于，使用光刻胶和抗反射薄膜定义开口图案。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150812 |