DE69837112T2 - Verfahren und zusammensetzung zur entfernung von photoresist in der halbleiterfertigung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Verbesserung der Selektivität der Ätzgeschwindigkeit von Photoresist auf Substratmaterial in einem nachgelagerten Mikrowellen-Trockenabzugverfahren in der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen (Halbleiter-ICs). Eine signifikante Verbesserung der Selektivität wurde durch Zugabe von N2 zu einer Ätzgasmischung aus O2 und CF4 erreicht.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bei der Herstellung von Halbleiter-ICs werden auf einem Halbleiterwafer oder Substrat, die typischerweise aus Silicium sind, Schaltelemente wie Bauelement-Transistoren gebildet. Metallische Verbindungsleitungen, die von einer über dem Wafer angeordneten Metallschicht geätzt werden, können dann dazu verwendet werden, die Schaltelemente zu verbinden, um den gewünschten Schaltkreis zu bilden. Diese Metallschichten sind in der Regel aus Aluminium, Kupfer oder einer Aluminiumlegierung gemacht. Herkömmliche Metallätzmittel enthalten normalerweise Chlor (Cl2), das hochselektiv für Aluminium ist, und die Ätzmittel umfassen beispielsweise BCl3/Cl2, HCl/Cl2, BCl3/Cl2/SF6.
  • Der geätzte Schichtstapel wird dann einem Abzugverfahren unterzogen, um den Photoresist zu entfernen, der vor der Metallätzung aufgebracht worden war, um jene Bereiche des Schichtstapels zu bedecken, die nicht geätzt werden sollen. Das Abziehen kann mit einem Plasmaverascher durchgeführt werden. In dieser Vorrichtung wird O2 in ein Plasma aktiviert, das den O2 in die verschiedenen Sauerstoffradikale und Ionenarten zerlegt, die den Photoresist oxidieren (veraschen).
  • Die Einführung hochreaktiver fluorhaltiger Gase in ein Sauerstoffplasma erhöht nicht nur die Photoresist-Veraschungsgeschwindigkeit, sondern verstärkt auch die Polymerentfernung. Höhere Veraschungsgeschwindigkeiten sind auch bei Zugabe einer kleinen Menge CF4 zu einem O2-basierten Plasma evident. Der Grund besteht darin, dass CF4 die atomare Sauerstoffkonzentration signifikant erhöht, wodurch die Veraschungsgeschwindigkeit des Photoresists gesteigert wird. Atomares Fluor ist ebenfalls als sehr wirksame Chemikalie zur Entfernung der Polymere bekannt, die während des Metallätzverfahrens gebildet werden. Da diese Verbundpolymere in hohem Maße nicht-volatil und ätzresistent sind, sind O2-basierte Plasmen, die Ätzgas wie beispielsweise O2, O2/N2, O2/H2O, O2/N2/H2O verwenden, in der Entfernung dieser Polymere unwirksam. Oft können sie nicht vollständig entfernt werden, auch nicht mit aggressiven chemischen Lösemitteln. Das Verbundpolymer oder Seitenwandpolymer bildet sich typischerweise an den vertikalen Wänden des geätzten Schichtstapels. Diese Polymere sind zusammengesetzte Nebenprodukte, die Kohlenstoff (z.B. vom Photoresist), Metall, Oxide, Aluminiumsilikat und Fluorkohlenwasserstoffe umfassen. Verbundpolymere bilden Zäune gegen die Kontaktwände, die schwierig zu entfernen sind.
  • Trotz der Vorteile besteht ein großer Nachteil im Zusammenhang mit der Fluorchemie. Aufgrund der Aggressivität der hochreaktiven Fluorart CF4, ätzt das hinzugefügte O2-Plasma nicht nur den angepeilten Photoresist, sondern greift auch Sperr- und Unterlagematerialien an, z.B. Ti, TiN, TiW und SiO2. Ein übermäßiger Verlust dieser Materialien ergibt eine signifikante Herabsetzung der Photoresist-Ätzselektivität. Folglich bleibt die Entfernung von Photoresist und Verbundpolymer mit minimaler Unterwanderung ein wesentlicher Faktor für eine erfolgreiche Prozessentwicklung.
  • In US5174856 A wird ein Verfahren zur Entfernung von Photoresist, das nach einer Metallätzung verblieben ist, von einer integrierten Schaltkreisstruktur offenbart, das auch eine ausreichende Menge allfällig verbleibender Chlorreste entfernt oder inaktiviert, die von der vorhergehenden Metallätzung verblieben sind, um die Korrosion des restlichen Metalls mindestens 24 Stunden lang zu hemmen. Das Verfahren umfasst einen ersten Abzugschritt unter Anwendung von O2-Gas oder einer Kombination aus O2-Gas und N2-Gas und/oder eines Fluorkohlenwasserstoffgases in Verbindung mit einem Plasma, gefolgt von einem nachfolgenden Schritt unter Anwendung einer Kombination von O2 und NH3-Gasen in Verbindung mit einem Plasma. Wenn im ersten Abzugschritt Fluorkohlenwasserstoff verwendet wird, kann vor der Einführung von NH3-Gas ein Spülschritt zum Ausspülen von restlichem Fluorkohlenwasserstoffgas gesetzt werden. Vorzugsweise wird das Plasma in einem Mikrowellenplasmagenerator erzeugt, der der Abzugkammer vorgelagert ist, und die Abzuggase gehen durch diesen Generator, so dass reaktive Substanzen, die im Plasma aus den Gasen produziert wurden, in die Abzugkammer eintreten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Entdeckung, dass das Trockenätzen von Photoresist und Seitenwandpolymer mit einer Ätzgasmischung, die O2, ein fluorhaltiges Gas und N2 enthält, in mikrowellenbasierten Abzugvorrichtungen (Stripper) eine außergewöhnlich hohe Selektivität aufweist. Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von N2-Gas zu einem O2/CF4-Plasma einen dramatischen Anstieg der Selektivität des Photoresists in Relation zu Sperrschichtmaterialien und Unterlagematerialien ergab.
  • Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung eines Halbleiterwafers nach dem Metallätzen, das folgende Schritte umfasst: (a) Nach dem Metallätzen das Positionieren des Halbleiterwafers in einer Mikrowellen-Abzugkammer, wobei der Halbleiterwafer (i) eine darunter liegende Oxidschicht, (ii) eine Metallsperrschicht, (iii) eine Metallschicht, (iv) eine Photoresistschicht und ein (v) Verbundpolymer aufweist, das an den Seitenwänden der Metallsperrschicht und der Metallschicht angebracht ist; und (b) Trockenätzen zum Entfernen des Photoresists in einem Einzelschritt durch Behandlung des Halbleiterwafers mit einer Ätzgasmischung, die im Wesentlichen aus O2, einem fluorhaltigen Gas und N2 besteht, wobei die Ätzgasmischung mit Mikrowellenstrahlung zerlegt wird, bis die Photoresistschicht und das Verbundpolymer entfernt sind, und wobei die hinzugefügte Menge an N2 die Selektivität mit Bezug auf die Photoresistschicht in Relation zur darunter liegenden Oxidschicht und Metallsperrschicht erhöht.
  • Vorzugsweise wird der Halbleiterwafer vor dem Trockenätzschritt auch einer Passivierungsbehandlung durch Exponierung an H2O oder einer Mischung aus H2O und O2 zur Entfernung von Chlorresten unterzogen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittansicht eines Schichtstapels nach dem Metallätzen und vor dem Abziehen, in der die Schichten dargestellt sind, die während der Herstellung eines typischen Halbleiter-IC gebildet werden;
  • 2 ist eine vereinfachte schematische Grafik einer Mikrowellen-Plasmaabzugvorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Abzugtechnik verwendet werden kann. 3 und 4 sind Diagramme, in denen die Wirkungen einer Zugabe von N2 bzw. H2O zu einer O2/CF4-Ätzmischung auf die Photoresist-Abzuggeschwindigkeit und auf die Ätzgeschwindigkeiten von Sperrschicht- und Unterlagematerialien dargestellt sind; und
  • 5 und 6 sind Diagramme, in denen die Wirkungen einer Zugabe von N2 bzw. H2O zu einer O2/CF4-Ätzmischung auf die Selektivitäten von Photoresist/Oxid und Photoresist/TiN dargestellt sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • 1 ist eine Querschnittansicht eines Schichtstapels 100, der die bei der Verarbeitung eines typischen Substrats, z.B. eines zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen oder Flachbildschirmen benützten Substrats, gebildeten Schichten darstellt. 1 zeigt den Schichtstapel nach Abschluss des herkömmlichen Metallätzens, aber vor Passivierung und Abzugbehandlung. Es ist zu beachten, dass andere, zusätzliche Schichten über, unter oder zwischen den dargestellten Schichten vorhanden sein können. Ferner müssen nicht alle der dargestellten Schichten unbedingt vorhanden sein und können einige oder alle durch andere, unterschiedliche Schichten ersetzt sein.
  • An der Unterseite des Schichtstapels 100 ist ein Substrat 102 dargestellt, das in der Regel aus Silicium besteht. Eine Oxidschicht 104, die in der Regel SiO2 enthält, ist über dem Substrat 102 ausgebildet. Wie oben festgestellt, können (nicht dargestellte) zusätzliche Schichten zwischen dem Substrat 102 und der Oxidschicht 104 eingesetzt sein. Eine oder mehrere Sperrschichten 106, normalerweise bestehend aus Ti, TiN, TiW oder anderen geeigneten Sperrmaterialien, können zwischen der Oxidschicht 104 und einer nachträglich aufgebrachten Metallschicht 108 angeordnet werden. Die Sperrschicht(en) 106 dienen – wenn vorhanden – dazu, die Diffusion von Siliciumatomen von der Oxidschicht 104 in die Metallschicht 108 zu verhindern.
  • Die Metallschicht 108 umfasst typischerweise Wolfram, Aluminium oder eine der bekannten Aluminiumlegierungen, wie Al-Cu, Al-Si oder Al-Cu-Si. Aus Gründen der Einfachheit wird die Metallschicht 108 hier als Aluminiumschicht bezeichnet, obwohl zu beachten ist, dass jede der genannten Aluminiumlegierungen verwendet werden kann. Die restlichen zwei Schichten des Stapels umfassen eine Antireflexbeschichtungsschicht (ARC) 110 und eine überlagernde Photoresistschicht (PR) 112, die auf einer Metallschicht 108 ausgebildet sind. Die ARC-Schicht 110, die in der Regel TiN, TiW oder ein anderes geeignetes Material umfasst, trägt dazu bei, dass das Licht (z.B. aus dem Lithographieschritt, der den Photoresist strukturiert) am Reflektieren und Streuen von der Oberfläche der Metallschicht 108 gehindert wird. Die Photoresistschicht 112 stellt eine Schicht aus einem herkömmlichen positiven Photoresistmaterial (typischerweise I-Leitung) dar, die zum Ätzen strukturiert werden kann, z.B. durch Exponierung an einer UV-Strahlung. Verbund- oder Seitenwandpolymernebenprodukte schaffen Gatterstrukturen 120 an den Wänden der Vorrichtung.
  • Typischerweise hat die Oxidschicht 102 eine Dicke von etwa 500 bis 1000 nm, die Sperrschicht 106 eine Dicke von etwa 30 bis 300 nm, die Metallschicht 108 eine Dicke von etwa 300 bis 1000 nm, die Antireflexschicht 110 eine Dicke von etwa 30 bis 200 nm und die Photoresistschicht eine Dicke von etwa 1 bis 2 μm.
  • Die Schichten des Schichtstapels 100 sind für Fachleute gut erkennbar und können unter Anwendung eines geeigneten und bekannten Ablagerungsverfahrens gebildet werden, einschließlich Sputtern, chemische Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren), plasmainduzierte Materialabscheidung (PECVD-Verfahren) und physikalische Gasphasenabscheidung (PVD-Verfahren).
  • Zur Bildung der erwähnten metallischen Verbindungsleitungen wird ein Teil (angezeigt durch den Pfeil 115) der Schichten des Schichtstapels mit der Metallschicht 108 unter Anwendung einer geeigneten Plasmaquelle geätzt. Das Verfahren umfasst beispielsweise die Strukturierung der Photoresistschicht 112 durch Exponierung des Photoresistmaterials in einem Lithographiesystem und die Entwicklung des Photoresistmaterials zur Bildung einer Maske zur Ermöglichung des nachfolgenden Ätzens. Unter Anwendung eines geeigneten Ätzmittels werden dann die Bereiche der Metallschicht, die nicht von der Maske geschützt sind, unter Zurücklassung von Metall-Verbindungsleitungen oder Merkmalen weggeätzt.
  • Nach dem Metallätzen kann ein Chlorrückstand, bei dem es sich um ein Ätznebenprodukt handelt, auf den Metallstrukturen des Schichtstapels zurückbleiben. Wird dieser nicht entfernt, kann dieser Chlorrückstand eine Korrosion der Metallschicht bewirken, wenn der Schichtstapel mit der Luft in Berührung kommt. Deshalb wird der Schichtstapel vorzugsweise einer Passivierungsbehandlung mit H2O oder einer H2O/O2-Mischung in einer Plasma-Umgebung unterzogen, um den Chlorrückstand zu beseitigen. Ein typisches herkömmliches Passivierungsverfahren entfernt den Chlorätzrückstand in annähernd 30–60 Sekunden. Die Geschwindigkeit, mit der der Photoresist im Abzugverfahren entfernt wird, wird als „Abzuggeschwindigkeit" bezeichnet.
  • Das Trockenätzverfahren der Erfindung zum Entfernen von Photoresist und/oder Verbundpolymer von einem Schichtstapel setzt Mikrowellenstrahlung zur Erzeugung des Plasma ein. Eine geeignete Mikrowellen-Abzugvorrichtung, wie die in 2 dargestellte, kann angewendet werden. Wie allgemein dargestellt, umfasst die Mikrowellen-Abzugvorrichtung 200 einen Mikrowellen-Generator 202, der bei einer Frequenz von beispielsweise 2,45 GHz arbeitet und vorzugsweise eine Leistung in der Größenordnung von etwa 500–1500 W bringt, mehr bevorzugt in der Größenordnung von etwa 1000–1500 W und meistbevorzugt von etwa 1250 W. Die im Generator 202 erzeugten Mikrowellen, dargestellt mit dem Pfeil 205, werden mit dem Wellenleiter 204 an den Plasma-Applikator 206 weitergeleitet. Ein Quellprozessgas, dargestellt durch den Pfeil 208, strömt durch die Öffnung 210 und in den Plasma-Applikator 206, wo es von den Mikrowellen 205 aktiviert wird, um ein Plasma 212 zu bilden, das durch die Öffnung 214 in die Prozesskammer 216 strömt. Die Gesamtströmungsgeschwindigkeit des Quellprozessgases liegt vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 500–6000 Kubikzentimeter pro Minute (cm3/min), mehr bevorzugt in der Größenordnung von etwa 2000–5000 cm3/min, meistbevorzugt bei etwa 4000 cm3/min. Die Zusammensetzung von Quellprozessgasen gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird hier beschrieben.
  • In der Prozesskammer 216 wird das Plasma vorzugsweise durch eine Leitwand 218 verteilt, bevor es auf das Substrat 220 strömt, wo es passiviert wird und/oder den (nicht dargestellten) Schichtstapel abzieht. Das Substrat ist in der Prozesskammer 216 an einer Bodenelektrode 222 aufgebracht, die widerstandserhitzt wird, um eine Chucktemperatur vorzugsweise im Bereich von etwa 180–300°C, mehr bevorzugt im Bereich von etwa 225–275°C und meistbevorzugt von etwa 240–250°C zu erzielen. Der Druck in der Prozesskammer wird vorzugsweise im Bereich von etwa 66,7–800 Pascal, mehr bevorzugt im Bereich von etwa 133–400 Pascal und meistbevorzugt bei etwa 267 Pascal gehalten. Die durch die Passivierung und das Abziehen erzeugten Abfallprodukte werden durch die Ausstoßöffnung 224 abgepumpt.
  • Eine bevorzugte Mikrowellenquelle ist eine chemische Plasmaquelle ("CPS"), die von der Applied Science and Technology. Inc. in Woburn, MA, produziert wird.
  • Obwohl oben eine bevorzugte Implementierung der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, erkennen Fachleute, dass die Erfindung auch in anderen Mikrowellen-Plasmasystemen implementiert werden kann.
  • Die für das Trockenätzen geeigneten Quellprozessgase sind eine Ätzgasmischung, bestehend aus O2, N2 und einer fluorhaltigen Komponente, vorzugsweise CF4. Es wird erwartet, dass andere fluorhaltige Komponenten beispielsweise andere Fluorkohlenwasserstoffe, z.B. C2F6, und möglicherweise NF3 umfassen. Die Anwesenheit von N2 erhöht die Selektivität bezüglich des Photoresistmaterials im Vergleich zu den Sperrschicht- und Unterlagematerialien. Der Ausdruck "Selektivität" mit Bezug auf Photoresistmaterial im Vergleich zu einem zweiten Material ist definiert als das Verhältnis der Photoresist-Ätzgeschwindigkeit zu jener des zweiten Materials.
  • Das O2 umfasst normalerweise etwa 40 bis 99, vorzugsweise etwa 60 bis 95 und mehr bevorzugt etwa 70 bis 90 Volumenprozent der Ätzgasmischung. Die fluorhaltige Komponente umfasst in der Regel etwa 0,5 bis 30, vorzugsweise etwa 2,5 bis 20 und mehr bevorzugt etwa 5 bis 15 Volumenprozent der Ätzgasmischung. Das N2 umfasst normalerweise etwa 0,5 bis 30, vorzugsweise etwa 2,5 bis 20 und mehr bevorzugt etwa 5 bis 15 Volumenprozent der Ätzgasmischung. Es ist offensichtlich, dass die Gesamtströmungsgeschwindigkeit der in der Mikrowellen-Abzugvorrichtung angewendeten Ätzgasmischung von der Größe und den Betriebsparametern der Vorrichtung abhängt.
  • Siliciumwafer, auf deren Oberflächen unterschiedliche Materialien gebildet werden, wurden unter denselben Bedingungen hergestellt und geätzt, um die Selektivität des Verfahrens der Erfindung zu demonstrieren. Insbesondere wurde für jeden Siliciumwafer eine Schicht aus einem der folgenden Materialien darauf gebildet: SiO2 (800 nm dick), TiN (80 nm), Ti (80 nm), TiW (80 nm), W (100 nm) und Photoresist (1,6 μm).
  • Nach der Ausbildung der Schichtstapel wurden die Stapel in die oben beschriebene Mikrowellen-Abzugvorrichtung gegeben, die bei einem Druck von 267 Pascal und 1000 W betrieben wurde. Die Strömungsgeschwindigkeit der Ätzgasmischung betrug 4 l/m, und die Stapel wurden auf 250°C gehalten. Unterschiedliche Ätzgasmischungen, die O2 und CF4 (5%) mit variierenden Mengen N2 (oder H2O zum Vergleich) enthielten, wurden verwendet.
  • 3 und 4 sind Testergebnisse, in denen Änderungen der Photoresist-Abzuggeschwindigkeiten und der Metall- und Oxidätzgeschwindigkeiten beim Trockenätzen durch Zugabe von N2-Gas oder H2O-Dampf zur O2/CF4-Ätzgasmischung dargestellt sind.
  • Wie aus 3 ersichtlich, in der die Wirkung von N2 dargestellt ist, verringerte die Zugabe von N2 die Ätzgeschwindigkeit der Metallschichten und des Siliciumoxids, mit der Ausnahme, dass die Ätzgeschwindigkeit für TiN relativ konstant blieb. Die Photoresist-Abzuggeschwindigkeit stieg anfänglich auf einen Höchstwert, als das N2 bei etwa 5% (Vol.) lag, ging aber allmählich mit der Zugabe von weiterem N2 zurück. Zu Vergleichszwecken wurde in einem ansonsten identischen Abzugverfahren anstatt N2 H2O-Dampf zugegeben; die Ergebnisse sind in 4 dargestellt. Die Photoresist-Abzuggeschwindigkeit und TiN-Ätzgeschwindigkeit zeigten ähnliche Tendenzen wie im Fall von N2, aber die Ätzgeschwindigkeiten für die anderen unterliegenden Materialien, namentlich Ti, TiW und W, und das Oxid folgten bei Zugabe von H2O nicht dem selben Trend. Insbesondere bei Ti und W war eine anfängliche Verringerung, gefolgt von einem Anstieg der Ätzgeschwindigkeiten feststellbar. Umgekehrt war bei TiW ein anfänglicher Anstieg, gefolgt von einem Rückgang der Ätzgeschwindigkeit feststellbar. Schließlich zeigte die Oxid-Ätzgeschwindigkeit einen schrittweisen Anstieg über den getesteten Bereich hinweg.
  • 5 zeigt den Effekt auf die Photoresist-zu-Oxid-Selektivität in Relation zur Menge des in der Ätzgasmischung vorhandenen N2 oder H2O für die oben beschriebenen Vergleichstests. Die Photoresist-zu-Oxid-Selektivität verbesserte sich ziemlich dramatisch mit der Zugabe von N2, wohingegen die Selektivität bei Zugabe von H2O einen geringfügigen Rückgang verzeichnete. Ähnlich zeigt 6 den Effekt auf die Photoresist-zu-TiN-Selektivität in Relation zur Menge des in der Ätzgasmischung vorhandenen N2 oder H2O. Die Photoresist-zu-TiN-Selektivität verbesserte sich anfänglich dramatisch und setzte die Verbesserung mit der Zugabe von N2, wenn auch in geringerem Ausmaß, fort. Die Selektivität zeigte bei Zugabe von H2O einen geringen anfänglichen Anstieg, gefolgt von einem dramatischen Anstieg.
  • Schichtstapel mit den in 1 dargestellten Strukturen wurden auf Siliciumwafers hergestellt. Insbesondere umfassten die Oxid-, Sperr-, Metall-, ARC- und Photoresistschichten folgende Materialien und Dicken: SiO2 (800 nm)/Ti (20 nm) und TiN (50 nm)/Al (800 nm)/TiN (60 nm)/PR (1,2 μm). In diesem Fall umfasste die Sperrschicht eine Schicht aus Ti und eine Schicht aus TiN. Nach Bildung eines Schichtstapels mit den oben aufgeführten Materialien wurden die Stapel in einem LAM 9600 Transformer Coupled Plasma (TCP)TM-Reaktor von Lam Research Corp. in Fremont, CA, metallgeätzt, um Strukturen ähnlich jenen der 1 zu bilden. Danach wurde mit der oben beschriebenen Mikrowellen-Abzugvorrichtung unter Verwendung von Ätzmischungen mit (1) O2 und CF4 oder (2) O2, CF4 und N2 eine Photoresist- und Verbundpolymer-Entfernung durchgeführt. In der Rasterelektron-Mikrofotografie zeigte sich, dass die Zugabe von N2 die Unterwanderung signifikant reduzierte, also den Angriff auf das Ti/TiN Sperrschichtmetall.
  • Das Verfahren der Erfindung entfernt in der Regel Photoresist mit einer Abzuggeschwindigkeit von mindestens etwa 2 μm pro Minute und vorzugsweise etwa 3 bis 6 μm pro Minute. Überdies ist die Selektivität mit Bezug auf den Photoresist im Vergleich zur darunterliegenden Oxidschicht mindestens 80 zu 1, und für eine darunterliegende Schicht mit SiO2 reicht das Verhältnis vorzugsweise von etwa 80 zu 1 bis etwa 200 zu 1. Ferner ist die Selektivität mit Bezug auf den Photoresist im Vergleich zur Metall-Sperrschicht mindestens 280 zu 1 und für eine Sperrschicht, die ein Metall umfasst, das aus der Gruppe Ti, TiN, TiW und Mischungen davon ausgewählt ist, reicht das Verhältnis vorzugsweise von etwa 280 zu 1 bis etwa 350 zu 1.
  • Zwar wurden oben insbesondere nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart und beschrieben, doch ist zu beachten, dass viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der voranstehenden Ausführungen möglich und von den angehängten Ansprüchen erfasst sind, ohne damit vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bearbeitung eines Halbleiterwafers nach dem Metallätzen, das folgende Schritte umfasst: (a) Nach dem Metallätzen das Positionieren des Halbleiterwafers in einer Mikrowellen-Abzugkammer, wobei der Halbleiterwafer (i) eine darunter liegende Oxidschicht (104), (ii) eine Metallsperrschicht (106), (iii) eine Metallschicht (108), (iv) eine Photoresistschicht (112) und ein (v) Verbundpolymer (120) aufweist, das an den Seitenwänden der Metallsperrschicht (106) und der Metallschicht (108) angebracht ist; und (b) Trockenätzen zum Entfernen des Photoresists (112) in einem Einzelschritt durch Behandlung des Halbleiterwafers mit einer Ätzgasmischung, die im wesentlichen aus O2, einem fluorhaltigen Gas und N2 besteht, wobei die Ätzgasmischung mit Mikrowellenstrahlung zerlegt wird, bis die Photoresistschicht (112) und das Verbundpolymer (120) entfernt sind, und wobei die hinzugefügte Menge an N2 die Selektivität mit Bezug auf die Photoresistschicht (112) in Relation zur darunter liegenden Oxidschicht (104) und Metallsperrschicht (106) erhöht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Trockenätzens eine ausreichende Menge N2 einführt, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der das darunter liegende Oxid (104) geätzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Trockenätzens den Photoresist mit einer ersten Geschwindigkeit und die darunter liegende Oxidschicht (104) mit einer zweiten Geschwindigkeit entfernt und das Verhältnis der ersten Geschwindigkeit zur zweiten Geschwindigkeit mindestens 80 zu 1 beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die darunter liegende Oxidschicht (104) SiO2 enthält und das Verhältnis von etwa 80 zu 1 bis etwa 200 zu 1 reicht.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Trockenätzens eine ausreichende Menge N2 einführt, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, mit der die Metallsperrschicht (106) geätzt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Trockenätzens den Photoresist (112) mit einer ersten Geschwindigkeit entfernt und die Metallsperrschicht (106) mit einer zweiten Geschwindigkeit und das Verhältnis der ersten Geschwindigkeit zur zweiten Geschwindigkeit mindestens 280 zu 1 beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Metallsperrschicht (106) Materialien umfasst, die aus der Gruppe Ti, TiN, TiW und Mischungen derselben ausgewählt sind, und wobei das Verhältnis von etwa 280 zu 1 bis etwa 350 zu 1 reicht.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das O2 etwa 40 bis 99 Volumenprozent der Ätzgasmischung umfasst, das Fluorgas etwa 0,5 bis 30 Volumenprozent der Ätzgasmischung umfasst und das N2 etwa 0,5 bis 30 Volumenprozent der Ätzgasmischung umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das fluorhaltige Gas CF4 ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Trockenätzens den Photoresist (112) mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 2 μm pro Minute ätzt.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plasmareaktionskammer auf einem Druck von etwa 66,7 bis 800 Pascal (0,5 bis 6 Torr) gehalten wird.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterwafer auch einer Passivierungsbehandlung unterzogen wird, indem er vor dem Schritt der Trockenätzung H2O oder einer H2O- und O2-Mischung zum Entfernen von Chlorresten ausgesetzt wird.
DE69837112T 1997-12-19 1998-12-01 Verfahren und zusammensetzung zur entfernung von photoresist in der halbleiterfertigung Expired - Lifetime DE69837112T2 (de)

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US08/994,552 US6080680A (en) 1997-12-19 1997-12-19 Method and composition for dry etching in semiconductor fabrication
US994552 1997-12-19
PCT/US1998/025194 WO1999033096A1 (en) 1997-12-19 1998-12-01 Method and composition for dry photoresist stripping in semiconductor fabrication

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DE69837112D1 DE69837112D1 (de) 2007-03-29
DE69837112T2 true DE69837112T2 (de) 2007-10-31

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