CN108417497B - 一种ltps背板布线的刻蚀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及背板技术领域，公开了一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，可实现稳定的大规模LTPS生产，包括第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；或者第一步以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。

Description

一种LTPS背板布线的刻蚀工艺
技术领域
本发明涉及背板技术领域，特别涉及一种LTPS背板布线的刻蚀工艺。
背景技术
在现有技术中，TiAlTi已成为LTPS背板技术的主流布线材料。通常TiAlTi刻蚀的主要气体是氯气(Cl2)和三氯化硼(BCl3)。由于铝(Al)极容易与氯(Cl)发生反应，刻蚀以化学刻蚀和各项同性的方式进行。这样对于TiAlTi的Taper angle(坡度角)和CD Loss(线宽损失)的控制变的相对困难。特别的对于不同pattern(图形)的cell在大板的布局上，由于氯气回转引起的四周刻蚀速率偏大导致在大板四周的刻蚀效果变差。此外，TiAlTi三层的金属结构，Al(铝)的刻蚀速率是Ti(钛)的三、四倍。极易在CD Loss的损失区由于微掩膜效应引起底层Ti的刻蚀残留，特别的对于线距很小的区域更是残留的高发区，易发生线间短路导致显示不良。对于高分辨的TiAlTi的刻蚀工艺将提出新的挑战。
尽管专利<CN00106884-干式腐蚀方法>及<CN96109307-用干法刻蚀在半导体衬底上形成金属布线的方法>提出混合气体刻蚀TiAlTi的方法，然而高F基的气体和Cl2/BCl3混合刻蚀TiAlTi在LTPS段产线上角度和CD完全不可控，基本都是底切和底层Ti残留(特别是CD Loss的损失区)。高聚合物的气体如N2，添加到Cl2/BCl3中刻蚀TiAlTi极其容易发生大面积残留，且不良率在95％以上，不适合大规模生产。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，可实现稳定的大规模LTPS生产。
本发明实施例提供的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，包括：
第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；
或者第一步以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；
第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。
可选地，第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；
或者第一步以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；
第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。
可选地，所述刻蚀气体采用Cl2，所述添加剂气体为BCl3、SiCl4或CCl4的任一种、两种或三种组合气体。
可选地，对于任两种或三种组合气体气体比例为1:1或1:1:1。
可选地，第一步采用刻蚀气体Cl2和添加剂气体高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分Ti，采用如下工艺参数：
线圈功率3000～6000W，平板功率1000～3000W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
可选地，第一步先慢速刻蚀完Ti，再高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分Ti，采用如下工艺参数：
线圈功率2000～3000W，平板功率500～1500W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
可选地，第二步刻蚀采用以下工艺参数：
线圈功率2000～4000W，平板功率500～2000W,腔室压力0.67～1.33pa,Cl2为100～400sccm，添加剂气体为300～600sccm，添加剂气体与Cl2的比例大于0.75。
可选地，第一步刻蚀的终止点检测采用EPD监控，第二步刻蚀的终止点检测采用时间监控，或者第一步刻蚀的终止点检测采用时间监控，第二步刻蚀的终止点检测采用EPD监控。
可选地，采用CF4/O2、C4F8/O2、SF6/O2、CHF3/O2或CH2F2/O2去除残留的Cl避免Al腐蚀。
可选地，增加O2/H2O离子处理单元以及水洗单元去除Cl。
由上可见，应用本实施例技术方案，由于实现TiAlTi的高速刻蚀以及光滑的轮廓边缘，避免台阶覆盖率引起的膜层裂纹，以及台阶应力相关的可靠性失效，可实现稳定的大规模LTPS生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的第一步刻蚀的EPD检测图例；
图2为本发明提供的第二步刻蚀的EPD检测图例；
图3为本发明提供的现有技与本发明的TiAlTi侧壁形貌对比图示。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本实施例提供一种LTPS背板布线TiAlTi的刻蚀工艺，包括：
第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；或者第一步以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。第一步中如果刻蚀完整层TiAlTi，第二步刻蚀的时候就不能采用EPD终止刻蚀，只能采用时间监控的方式停止；第一步中如果余下部分底层Ti，则第二步可以采用EPD终止刻蚀。第一步和第二步刻蚀终止点监控方式的选取上平衡了第一步和第二步的刻蚀量，主要是基于采用哪种刻蚀终点监控的策略来考量。
优选的，第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；或者第一步以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。
可以但不限于，所述刻蚀气体采用Cl2。所述添加剂气体为BCl3、SiCl4或CCl4的任一种、两种或三种组合气体，所述添加剂用于调整刻蚀速率和坡度，对于任两种或三种组合气体气体比例优选为1:1或1:1:1。
第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；采用如下工艺参数：线圈功率3000～6000W，平板功率1000～3000W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
或者第一步以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；采用如下工艺参数：线圈功率2000～3000W，平板功率500～1500W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
在第一步中分两种情况，主要考虑了功率以及ER的切换避免一些离子体不稳定的影响。
第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀；刻蚀过程中生成的聚合物附着在TiAlTi侧壁上防止过刻的时候发生侧壁再次刻蚀以及底切的发生导致坡度不佳以及CD Loss变大。优选的第二步刻蚀采用以下工艺参数：线圈功率2000～4000W，平板功率500～2000W,腔室压力0.67～1.33pa,Cl2为100～400sccm，添加剂气体为300～600sccm，添加剂气体与Cl2的比例大于0.75。
可以但不限于，如果第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi，第一步刻蚀的终止点检测采用EPD(endpoint detect)监控，第二步刻蚀的终止点检测采用时间监控，一般监控时间为40-100S。此终止点检测方案一要求第一步刻蚀高速刻蚀完整层TiAlTi，不允许过刻。第一步刻蚀以反应物Cl(256.1nm)或BCl(272nm)为抓标波形，采用Upslope和just重合，无OE(over etching)的方法，见图1。
如果第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀余下部分底层Ti，则第一步刻蚀的终止点检测采用时间监控，第二步刻蚀的终止点检测采用EPD监控。此终止点检测方案二要求第一步刻蚀完上层TiAl，第二步刻蚀完底层Ti，抓标方式参考图2，just后加适当的过刻。终止点检测方案三是在方案二的基础上，第一步刻蚀在底层AlTi刻蚀界面处EPD抓标，第二步与方案二相同，EPD图例参考图1、2。
为了防止Al腐蚀，可以采用CF4/O2、C4F8/O2、SF6/O2、CHF3/O2、CH2F2/O2等去除残留的Cl避免Al腐蚀，也可以追加O2/H2O离子处理单元以及水洗单元增强去除Cl的效果。
可见，采用该技术方案，如图3所示，TiAlTi刻蚀的轮廓边缘光滑，无底层Ti残留，CD Loss可控，并且在大批量生产过程中保持稳定无明显波动及其异常，可实现稳定的大规模LTPS生产。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，包括：
第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；
或者第一步以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以200nm/min～600nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；
第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以10nm/min～200nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。
2.如权利要求1所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，第一步采用刻蚀气体和添加剂气体以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分底层Ti；
或者第一步以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率先慢速刻蚀完上层Ti，再以250nm/min～400nm/min的刻蚀速率高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分底层Ti；
第二步刻蚀同样采用刻蚀气体和添加剂气体以50nm/min～150nm/min的刻蚀速率进行慢速刻蚀。
3.如权利要求2所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀气体采用Cl2，所述添加剂气体为BCl3、SiCl4或CCl4的任一种、两种或三种组合气体。
4.如权利要求3所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，对于任两种或三种组合气体气体比例为1:1或1:1:1。
5.如权利要求3所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，第一步采用刻蚀气体Cl2和添加剂气体高速刻蚀完整层TiAlTi或者余下部分Ti，采用如下工艺参数：
线圈功率3000～6000W，平板功率1000～3000W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
6.如权利要求3所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，第一步先慢速刻蚀完Ti，再高速刻蚀完整层AlTi或者余下部分Ti，采用如下工艺参数：
线圈功率2000～3000W，平板功率500～1500W，腔室压力0.67～2pa,Cl2为500～800sccm，添加剂气体流量为50～200sccm，BCl3、SiCl4和CCl4的气体比例可以任意组合。
7.如权利要求3所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，第二步刻蚀采用以下工艺参数：
线圈功率2000～4000W，平板功率500～2000W,腔室压力0.67～1.33pa,Cl2为100～400sccm，添加剂气体为300～600sccm，添加剂气体与Cl2的比例大于0.75。
8.如权利要求1至7中任一所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，
第一步刻蚀的终止点检测采用EPD监控，第二步刻蚀的终止点检测采用时间监控，或者第一步刻蚀的终止点检测采用时间监控，第二步刻蚀的终止点检测采用EPD监控。
9.如权利要求8所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，采用CF4/O2、C4F8/O2、SF6/O2、CHF3/O2或CH2F2/O2去除残留的Cl避免Al腐蚀。
10.如权利要求9所述的一种LTPS背板布线的刻蚀工艺，其特征在于，增加O2/H2O离子处理单元以及水洗单元去除Cl。
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