TW200947560A - Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process - Google Patents

Description

200947560 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施例一般涉及半導體處理技術，尤其涉及用於 以在互連結構中的材料層中’蝕刻出具有所需輪廓和臨界 尺寸（CD)之特徵的方法。 【先前技術】 對於半導體元件的下一代超大型積體電路（VLSI)和 極大型積體電路（ULSI )，可靠地製備亞半微米（sub_half micron)及更小特徵是關鍵技術之一。然而，由於推動了 電路技術的限制，VLSW ULSI技術中互連的縮減尺寸 在處理月b力上寄予了額外要求。對於和uLSI實現 和提兩單獨基板與晶片的電路密度及品質的持續努力來 說，閘極圖案的可靠形成很重要。 山由於特徵尺寸已經變得更小而特徵的高寬比變得更 尚，需要將材料蝕刻成具有更好輪廓控制和均勾性管理 :特徵的敍刻製程。在钱刻期間，通常將包括至少一含 m體的氣_合物詩提供㈣的反應 :=在基板上的材料1含齒素氣體供應到處理室 面。然而钱刻室中的氣體分佈板而至基板的上表 表面均勺地八佈刻期間’氣體混合物可能不能橫貫基板 两巧g地分佈，由此導致篡 的餘刻輪摩不均勻性心和邊緣部分之間 第1圖不出藉由習知蝕刻技術所 200947560 蝕刻之基板，從基板中心的點A到基板邊緣的點B在基 板上所形成之特徵的臨界尺寸（CD)圖。由於由電漿產 生的反應蝕刻劑可能不會橫貫基板表面均勻地分佈在 基板的中心部分A和邊緣部分B中導致的蝕刻行為是不 同，如箭頭102所示，從而導致已蝕刻特徵的cD變化 和實際尺寸從其目標尺寸的偏移。特徵的不均勻cd· 廓可能導致不期望的缺陷，並且進—步不利地影響後續 處理步驟，最終退化或損害成品積體電路結構的性能。 因此，需要一種具有優良的CD均勻性控制在基板上 姓刻特徵的方法。 【發明内容】 本發明的多個實施例關於蝕刻設置在基板上的金屬層 以便橫貫基板形成具有特徵所需輪廓和均勻臨界尺寸 (CD )之特徵的方法。在一個實施例中，一種用於蝕刻 成置在基板上之金屬層的方法包括在蝕刻反應器中提供 一基板，該基板具有設置在基板上的金屬層；使包含至 少一含氣氣體和鈍化氣體的氣體混合物流入到所述反應 器中’ U及㈣&所述氣體混合物形成&電聚來餘刻所 述金屬層鈍化氧體包括氮氣和不飽和烴氣體，其中氮 氣與不飽和烴氣體具有在大約1:3至大約20:1之間的氣 體流速比。 在另-個實施例中，一種用於蝕刻設置在基板上之金 5 200947560 屬層以便开>成互連結構的方法，其包括在姓刻反應器中 提供具有一鋁層的基板，該鋁層適於設置在基板上的互 連結構，將包含BCh、Ch和鈍化氣體的氣體混合物流 入到所述反應器中；以及使用由所述氣體混合物形成的 電漿，通過圖案化遮罩層來蝕刻所述鋁層。鈍化氣體包 括氮氣和不飽和烴氣體，其中氮氣與不飽和烴氣體具有 在大約1:3和大約20:1之間的氣體流速比。 在另一個實施例中，一種用於蝕刻設置在基板上之金 屬層以便形成互連結構的方法包括在蝕刻反應器中提供 基板，該基板具有一圖案化遮罩層，其係在設置於基 板上的鋁層（其適於一互連結構）上；將包含Βα3、ci2 和鈍化氣體的氣體混合物流入到所述反應器中；以及使 用由所述氣體混合物形成的電漿通過圖案化遮罩層來蝕 刻所述鋁層。鈍化氣體包括N2氣體和CsEU氣體，其中 &氣體與C2H4氣體的氣體流速比在大約1 : 3至大約 φ 20 : 1之間，且其中所述C#4氣體連同稀釋氣體以c2h4 氣體比稀釋氣體約25:75至約35:65間的分子比，供應到 所述蝕刻反應器中。 【實施方式】 本發明的實施例包括使用包括至少一含氣氣體和鈍化 氣體的氣體混合物，來電漿钱刻設置在基板上的金屬層 的方法，其中鈍化氣體包括至少一氮氣和不飽和烴氣 200947560 體。所述氣體混合物以當在維持橫貫基板所形成之特徵 的均勻臨界尺寸（critical dimension，CD)時，保持特徵 之輪廓及尺寸的方式，來蝕刻金屬層。 第2圖示出適於執行根據本發明之金屬層蝕刻的電漿 源蝕刻反應器202 —實施例的示意橫截面圖。適於實施 本發明的示例性蝕刻反應器是全部可從加利福尼亞州

Santa Clara 市的 Applied Materials. Inc (應用材料有限 _ 公司）獲得的去耦電漿源（Decoupled Plasma Source, DPS)、DPS-II、DPS-II AdvantEdge HT、DPS Plus、或 DPS DT、HART、HART TS蝕刻反應器。預計可以在其 它姓刻反應器中執行這裡描述的金屬層蝕刻製程，包括 來自其它製造商的反應器。 在一個實施例中’反應器202包括處理室210。處理 至210是通過節流閥227耦合到真空泵236的高真空容 器。處理室210包括導電室壁230。使用位於壁230中 ❹ 和/或其周圍的含流體管道（未示出）來控制室壁230的 溫度。室壁230連接到電接地234。概塾231被設置在 至210中用於覆蓋壁230的内表面。概墊231有助於室 210的原位自清潔能力，以便可以容易地去除沉積在襯 墊23 1上的副產品和殘渣。 處理室210還包括支樓底座216和喷頭232。支律底 座216以分隔關係設置在喷頭232的下面。支撐底座216 可以包括用於在處理期間保持基板2〇〇的靜電卡盤 226。由DC電源220來控制提供給靜電卡盤226的電力。 7 200947560 通過匹配網路224支撐底座216耦合到射頻（rf)偏 壓功率源222。偏壓功率源222 —般能夠產生大約〇到 3〇〇〇瓦的偏置功率。可選地，偏壓功率源222可以是 或脈衝DC源。 至少部分地通過調節支撐底座216的溫度來控制支撐 在支撐底座216上基板200的溫度。在一個實施例中， 支撐底座216包括在其中形成的用於流通冷卻劑的通 ❹ 道。另外，從氣體源248提供的諸如氦（He)氣的背面 氣體’適於提供到在基板200背面與形成在靜電卡盤 表面中之凹槽（未示出）間所設置的通道中。背面如 氣在底座216與基板200之間提供有效熱傳遞。靜電卡 盤226還可以包括在卡盤體内的用於在處理期間加熱卡 盤226的電阻加熱器（未示出）。 喷頭232被安裝到處理室21〇的頂蓋213。氣體面板 238流體耦合到在噴頭232與頂蓋213之間限定的充氣 Ο 室（未不出）。噴頭232包括多個孔，以允許提供到充氣 室的氣體從氣體面板238進入處理室210。 通過阻抗變壓器219 (例如，四分之一波長匹配短截 線）噴頭232和/或臨近其放置的上電極228麴合到rf 源功率218。RF源功率218 —般能夠產生大約〇到5〇〇〇 瓦的源功率。 在基板處理期間’使用氣體面板23 8和節流閥227來 控制室210内部體積的氣體壓力。在一個實施例中，將 至210内部的氣體壓力維持在大約〇丨到999 mTorr。可 200947560 以將基板200維持在約攝氏10度到約攝氏500度之間的 溫度。 包括中央處理器（CPU) 244、記憶體242和輔助電路 246的控制器24〇耦合到反應器2〇2的不同組件，以助 二控制本發明的處理。記憶體242可以是對於反應器 5 244為Μ地或遠端的任何電腦可讀媒介，諸如隨 機存取3己憶體（RAM )、唯讀記憶體（R〇M )、軟碟、硬 ❹碟、或數位存儲的任何其它形式。為了以常規方式支援 CPU 244 ’辅助電路246耦合到CPU 244。這些電路包括 回速緩衝記憶體、電源 '時鐘電路、輸入/輸出電流和子 系統等。當由CPU 244執行時，存儲在記憶體242中的 軟體程式或一系列程式指令使反應器202執行本發明的 蝕刻製程。 第2圖僅不出可以用於實施本發明之多種類型電漿反 應器的個不例性配置。例如，可以使用不同麵合機制 參 將不同類型的源功率及偏置功率耦合到電漿室中。同時 使用源功率和偏置功率允許獨立控制電漿密度和相對於 電漿之基板的偏置電壓。在某些應用中，可以在與放置 基板的至不同的室中產生電漿，例如遠端電漿源，並且 隨後使用現有技栃·φΡΑ 议術中已知的技術將電漿導入到所述室 中。 第3圖不出根據本發明一實施例蝕刻金屬層之蝕刻製 程300的一實施例流㈣。第4α_4β 刻製程3GG的順序的示意橫截面圖。製程可以為控 200947560 制器240所執行的指令而存儲在記憶體242中，以在諸 如反應器202或其它適當蝕刻反應器的電漿處理室中執 行製程300。 製程3 00開始於方框3〇2，在反應器2〇2中提供一具 有薄琪堆疊400基板402，薄膜堆疊400包含設置在基 板402上的金屬層404。薄膜堆疊400可以被用於在基 板402上形成互連結構。在某些實施例中，可選阻擋層 406可以設置在金屬層4〇4上。圖案化遮罩層4〇8，例如 硬遮罩、光阻遮罩或它們的組合，可以被用作限定開口 410的蝕刻遮罩，以暴露薄膜堆疊4〇〇的部分412便於 在其中蝕刻特徵。 在第4A圖所示實施例中，金屬層4〇4是含鋁層。含鋁 層的適當示例包括鋁金屬、鋁合金等。在示例性實施例 中，金屬層404是鋁金屬（A1)層。鋁金屬層4〇4具有在 大約1000 A和大約20000 A之間的鋁厚度，諸如大約 ❹ 3000 A和大約7000 A，例如大約4000 A。設置在金屬層 404上的可選阻擋層4〇6用於防止下層金屬層4〇4擴散 到相鄰層中。阻播層4〇6的適當示例可以是鈕（丁& )、氮 化钽（TaN)、氮化矽鈕（TaSiN)、氮化鈦（彻）、及鈦 (Ti)或它們的組合。除其它矽薄膜之外，圖案化遮罩 層408可為選自由氧化發、氮化石夕、敗氧化石夕（、 非晶碎U-Si)或碳化石夕、非晶碳（α_碳）所组成之一群 組的單層形式。替代地，圖案化遮罩層4〇8可以是至少 包含兩層的複合遮罩形式，一層從上述材料中選擇而第 200947560 二層包含有機光阻遮罩。太力 在/又有可選阻擔層406的實施 例中，圖案化遮罩層40S -Γ 1 » 可以直接設置在金屬層404上。 在示例性實施例中，圄安 ΛΛ a ^ 圖案化遮罩層408疋氮氧化梦 (Sl〇N) f I個實施例中，薄膜堆疊400適於在後 端製程中製備互連結構。 在方框304，為了通過由圖案化遮罩層4〇8限定的開 口 410蝕刻金屬層404，金屬層蝕刻氣體混合物供應到 反應器202中。如第4B圖所示，金屬層蝕刻氣體混合物 蝕刻金屬層404,以便在金屬層4〇4中形成特徵416。在 具有可選阻擋層406的實施例中，可以使用在方框3〇4 所供應用於蝕刻金屬層404的相同氣體混合物，來蝕刻 可選阻擋層406。替代地，可以由與金屬層蝕刻氣鱧混 合物不同並且選擇性蝕刻金屬層404上之可選阻擋層 406的阻撞層钱刻氣體混合物，來餘刻可選阻擋層4〇6。 在一個實施例中’可以使用在蝕刻製程的不同時期期間 所供應的不同氣體混合物’在單一室中姓刻可選阻播層 406和金屬層404。在示例性實施例中，可以由包括至少 一含_素氣體的阻擋層蝕刻氣體混合物來蝕刻可選阻擋 層 406。 在一個實施例中，在方框304供應的金屬層蝕刻氣體 混合物包括含氯氣體。含氯氣體被用於提供蝕刻金屬層 4〇4的反應蝕刻劑。含氯氣體的適當示例包括BC13、Cl2、 或HC1中的至少一種。在一個實施例中，在氣體混合物 中含氣氣體以在大約20 seem和大約800 seem之間的速 200947560 率供應在這裡描述的特定實施例中，用於蝕刻金屬層 4〇4的含氣氣體包括BC1# Ch氣體。以在大約I· 和大約400 之間的速率供應Bcl3氣體，而以在大 約10 seem和大約800 sccm之間的速率供應cl2氣體。 此外，在氣體混合物中供應鈍化氣體，用於在蝕刻製 程期間鈍化例如蝕刻特徵的側壁之蝕刻特徵416的一部 分，以便維持正在蝕刻之金屬層4〇4的垂直輪廓，直到 在金羼層404.中形成特徵的所需深度。在一個實施例 中，鈍化氣體包括含氮氣體和不飽和烴氣體。含氮氣體 的適當示例包括Nr ΝΑ等。不飽和烴氣體的適當示例 包括含有一C = C一或一c ξ c—單體（諸如c2H4、C3H6、 QH8等）的任何碳和氫系聚合物。在示範實施例中，不飽 和烴氣體至少包括N2氣體和c2h4氣體。 在一個實施例中’在蝕刻製程期間n2氣體提供鈍化物 種。在金屬蝕刻製程期間鈍化物種與氣體混合物中的離 〇 解氣離子反應，並在蝕刻特徵的表面及侧壁上形成敗化 金屬。沉積在蝕刻特徵的表面及側壁上所形成的氮化金 屬，以控制在金屬層404中所形成之特徵的垂直輪廓和 臨界尺寸的方式來鈍化蝕刻特徵。 此外，在蝕刻製程期間在氣體混合物中供應的不飽和 烴氣體還形成聚合物’鈍化蝕刻特徵的側壁和表面，從 而提供在金屬層404中所形成之特徵的優良垂直輪廓。 在個實施例中，在氣體混合物中連同化學惰性氣體供 應不飽和烴氣體。在不飽和烴氣體是c2H4氣體的實施 12 200947560 例中，用氦（He)氣稀釋c#4。在c#4和He稀釋氣體 的總氣體流中QH4與He的分子比在大約25%和大約 35〇/〇之間。例如，對於大約2.33的稀釋因數，以大約3〇% 到70%( C^HrHe)的（:出4與He比，用He氣來稀釋c2H4。 在常規技術中，由於純QH4趨於爆炸和易燃，出於安全 原因，建議使用He氣中稀釋的c^4之低分子比，諸如 2.7% : 97,3%的C2H4:He ’以便防止c2h4氣體過量。另 夕卜’在常規技術中認為’為了提供寬的製程視窗和能夠 獲得近垂直蝕刻輪廓，需要稀釋氣流的更高總量。然而， 發明人已經發現，稀釋氣流的過高流量在電漿中將產生 高流動紊流，導致氣流波動和電漿不穩定。在將要蝕刻 的金屬是鋁（A1)的實施例中，發明人已經發現，在撞 擊鋁材料層的表面時來自稀釋氣流的氦離子趨於產生大 量二次電+。由於銘材料具有比諸如石夕、光阻或氧化梦 的其它材料高的二次發射係數’因此當受到來自氦離子 〇 的二次電子撞擊時，鋁表面趨於與來自氦離子.的二次電 子反應，從而影響在氣體混合物中產生的電漿密度。氦 離子與鋁表面之間的反應可能影響橫貫處理反應器的整 體離子密度和分佈’從而導致氣體流量波動和電漿不穩 定。因此，在He氣中稀釋之QH4的高分子比（在C2H4 和1^稀釋氣體的總氣體流中c#4氣體高於25%)連同 &氣與總氣體混合物的所需氣流比’導致金屬層蝕刻製 程中的#刻及純化行為的優良控制。在〇2^和心稀释 氣體的總氣體流中CsH4氣體的更高量還可以在氣體混 13 200947560 合物中提供更高濃度的鈍化物種’這提高在基板表面上 形成的鈍化保護。 另外，在蝕刻期間，稀釋氣體中GH4氣體的更高濃度 還可能影響處理室中維持的壓力。蝕刻期間更高的處理 Μ力可以提好子碰撞的更高可能性，&而辅助整體银 刻反應。因此，通過將處理壓力控制在諸如大於10毫 托的相對更高的範圍，連同QH4氣體的高濃度，來獲得 ❹分子碰撞的更高可能性，從而導致氣體混合物中更高濃 度的鈍化物種並提高在基板表面上形成的鈍化保護。在 示例性實施例中，將稀釋氣體中c^4的分子比乘以處理 室壓力（毫托）得到的值控制在大於大約125，以在蝕 刻期間獲得所需數量的鈍化物種。例如，在C2h4與稀釋 氣體的分子比是25% (0.25)且室壓控制在15 mT的實 施例中，分子比0.25乘以室壓15等於3 75 ( 〇 25χ 15=3.75) ’大於1>25。在另一個實施例中，將c2H4與稀 鬱 釋氣體的分子比乘以處理室壓力到的值控制在大於 1.2 5，諸如大於1 · 5，例如’大於2。 此外’來自He稀釋氣體的二次電子還可能與來自氣體 混合物中供應的含氣氣體的氣離子反應。因此，通過控 制在氣體混合物中供應的含氣氣體的量，可以利用從含 氣亂體釋放的足夠的氯離子量來減少由He稀.釋氣體一 次電子引起的紊流。由於來自He稀釋氣體的二次電子可 以有效地與氣反應來降低氣體混合物中殘餘的二次電子 總量’因此有效降低了由He稀釋氣體二次電子引起的電 200947560 漿不穩定和氣流波動。在一個實施例中，可以將在氣體 混合物中供應的含氣氣體的量控制為與供應到蝕刻反應 器中的He稀釋氣體的量基本相等。例如，可以以基本.等 於供應到餘刻反應器中He稀釋氣體速率的流速來供應 含氯氣體。在含氣氣禮包括BCI3和Cl2氣體的實施例 中’可以將在氣體混合物中供應的（：12氣體控制在基本 等於供應到蝕刻反應器中的He稀釋氣體速率。在這個特 定實施例中，以在大約100 sccm和大約3〇〇 sccm之間 的流速’諸如在大約125seem和大約250 seem之間供應 C12氣體。 在姓刻期間’橫貫基板402的不同區域，例如基板402 的中心或邊緣’可能接收從喷頭232供應的不同量的氣 體混合物，導致基板402的不同區域中餘刻速率的變 化。例如’由於氣體混合物中供應的反應物種，諸如來 自含氣氣體的反應蝕刻劑和來自氮氣及不飽和烴氣體的 鈍化物種，可能具有不同原子品質和平均流徑，向基板 邊緣傳播的每種氣體種類的流速/速度可能是不同的，在 基板402的不同區域中獲得的氣體物種比可能變化。例 如’與不飽和烴氣體相比’氮氣具有橫貫基板表面更快 且更均勻的流速。至於在氣體混合物中供應的不飽和烴 氣體’基於電漿離解，不飽和烴物種傾向從基板中心橫 貫基板表面到基板邊緣形成長聚合物鏈，導致沿基板邊 緣比基板中心附近累積更大量和更長鏈的不飽和烴物 種。這種效果勝過不飽和烴氣體（諸如QH4氣體）的更高 15 200947560 濃度及钱刻製程期間控制之更高製程壓力的製程參數。 累積在基板表面上更大量的鈍化物種提供高的鈍化保 蒦仁疋k供較低的姓刻速率，因而，導致在基板表面 中具有比目標臨界尺寸（CD)更寬的實際臨界尺寸（cd) 的蝕刻特徵’這也被稱為CD增量（CD gain)。相反地， 在累積有較小量鈍化物種和產生較大量反應蝕刻劑的基 板區域中’可能在基板表面上獲得窄的臨界尺寸（CD )， g 這也被稱為CD損失（CD loss)。因此，通過調節氮氣、 不飽和烴氣體之間的流量及流量比，和氣體混合物中供 應之稀釋氣體中包含的不飽和烴氣體的分子濃度，可以 相對調節氣體混合物中供應的每種氣體物種的移動性。 因此’可以獲得在鈍化物種與反應餘刻劑之間的所需比 值，提供鈍化保護及蝕刻行為的優良控制，從而形成橫 貫金屬層404的寬度具有所需輪廓和尺寸的特徵。因 此’可以獲得橫貫基板表面所分佈的經調節且經平衡量 〇 之鈍化物種’從而提供在基板上的材料層404内形成的 蝕刻特徵416的均勻臨界尺寸（CD )。 在基板邊緣需要較少鈍化保護但是需要用於蝕刻的較 高反應物種的實施例中，可以採用C2H4氣體與n2氣體 的低流速比，諸如相對較高量的N2氣體的較小量的C2H4 氣體’來減少在基板邊緣附近形成的長鏈碳_碳聚合物的 存在’從而促進基板邊緣蝕刻速率。相反，在基板邊緣 需要較高純化保護但是需要用於蝕刻的較低反應物種的 實施例中’可以採用CsH4氣體與N2氣體的較高流速比， 200947560 諸如相對較小量的N2氣體的較高量的C2H4氣體，來提 高在基板邊緣附近形成的長鏈碳-碳聚合物的量。 在一個實施例中，N2氣體與C2H4氣體（具有在稀釋氣 體中30%的分子濃度）之間的流速比在大約1:3和大約 20:1之間。在另一個實施例中，n2氣體與C2H4氣體之 間的流速比在大約1:丨和大約1 〇: 1之間，諸如3 :丨。在 又一個實施例中，在氣體混合物中供應的N2氣體和c2H4 _ 氣體（具有在稀釋氣體中3〇%的濃度）被配置成具有基 本相等的量’諸如具有N2氣體和c2h4氣體（具有在稀 釋氣體中30%的濃度）的1:1的流速比。替代地，在氣 體混合物中以在大約lsccm和大約500sccm之間的速率 i、應N2氣體’諸如在大約isccjn和大約3〇sccm之間。 以在大約lsccm和大約1〇〇sccni之間的速率供應c2H4 氣體（具有在稀釋氣體中3〇%的濃度），諸如在大約lsccm 和大約3〇Sccm之間。可選地，氣體混合物還可以包括惰 ⑩ 性氣體。惰性氣體的適當示例包括Ar、He、Xe、Kr等。 在方框306，由氣體混合物形成電漿，以將金屬層4〇4 餘刻成在钱刻特徵416上的所需輪廓和均勻臨界尺寸 (CD)。電漿解離該氣體混合物，在氣體混合物中形成 反應蝕刻劑和鈍化物種，藉此以提供金屬層4〇4中形成 之特徵416均勻臨界尺寸（CD)的方式來钱刻和純化金 屬層404 。 將金屬層蝕刻氣體混合物供應到蝕刻反應器2〇2時調 節幾個製程參數。在一個眘缺/ . , ^ 1U貫施例中，在大約5 mTorr到 17 200947560 ❹ 大約2〇〇 mTorr之間調節蝕刻反應器中氣體混合物的壓 力’例如在大約1 0 m.Torr到大約30 mTorr之間。將基板 溫度維持在大約丨〇〇c和大約90°C之間，例如，在大約 3〇°C和大約60°C之間。可以大約4〇〇瓦到大約3〇〇〇瓦 的功率（例如’大約1200瓦）施加RF源功率，用以由氣 體混合物提供電漿。可以在大約〇 seem到大約200 sccm 之間的流速，例如大約5 sccm到大約4〇 sccm提供諸如 Ar或He的載氣。可以將蝕刻時間設置在大約6〇秒到大 約400秒。在達到底層基板4〇2已經暴露的終點信號之 後，結束蝕刻金屬層404的處理。可以通過任何適當方 法確定所述終點。例如，可以通過監控光發射、預定時 間週期的終結或通過用於確定已經充分去除將要姓刻的 電介質阻擋層406的另一個標識，確定所述終點。 第5圖示出通過在方框3〇4中描述的氣體混合物中供 應的氮氣和不飽和烴氣體間的所選流速比，從基板中心 的點A到基板邊緣的點B在姓刻的基板術丨形成之特 徵416的臨界尺寸（c Ή、阁 I、》* · 才CCD) ®。以適當選擇的氮氣和不飽 和烴氣體之間的流速比，可以獲得橫貫基板表面的均勾 臨界尺寸（CD)，由此保持橫貫基板表面之㈣特徵的 所需和均勻輪廓。 本發明的實施例提供一種用 、蚀刻互連結構中的金屬 層的改進方法。通過選擇用於 七 挪糾的鈍化氣體之所需比 率，由此有效調節在金屬層 ^ ^„ 办成之特徵的所得臨界尺 寸，所述方法有利地保持在互 尺 逆、構中形成之特徵的輪 18 200947560 靡和尺寸。 雖然前述内容涉及本發明的實施例，但在不偏離本發 明基本範圍的條件下，可以設計出本發明的其它和另外 實施例，本發明的範圍由以下的申請專利範圍確定。 【圖式簡單說明】 為了可以詳細理解本發明的上述特徵的方式，參考附 圖中示出的實施例給出在上面概述的本發明的更加明確 ® 的描述。 第1圖示出藉由習知技術來蝕刻基板而橫貫基板形成 的特徵的臨界尺寸（CD)圖； 第2圖是根據本發明一實施例所使用之電襞反應器的 示意橫截面圖； 第3圖是根據本發明一實施例，蝕刻製程的一實施例 流程圖； ❷ 第4A-4B圖是設置在基板上之互連結構的一實施例截 面圖；以及 第5圖示出通過根據本發明一實施例的蝕刻製程來蝕 刻基板而橫貫基板形成的特徵之臨界尺寸（CD)圖。 為了便於理解，已經盡可能地使用相同元件符號來代 表附圖中共有的相同元件。預計可以將—個實施例的元 件和特徵有利地合併到其它實施例’而不需要額外敘述。 然而，需要指出的是，附圖僅示出本發明的示例性實 19 200947560 施例，由於本發明可以允許其它等效實施例，因此不能 認為附圖限制了本發明的範圍。

【主要元件符號說明】 102箭頭 B基板邊緣的點 202反應器 213頂蓋 2 1 8 RF源功率 220 DC電源 224匹配網路 227節流閥 230室壁 232噴頭 236真空泵 240控制器 244中央處理器 248氣體源 302方框 306方框 402基板 406可選阻擋層 410 開口 A基板中心的點 200基板 210處理室 216支撐底座 2 1 9阻抗變壓器 222偏壓功率源 226靜電卡盤 228上電極 231襯墊 234電接地 238氣體面板 242記憶體 246輔助電路 300蝕刻製程 3 04方框 400薄膜堆疊 404金屬層 408圖案化遮罩層 4 1 2部分 20 200947560 416特徵 ❹

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Claims (1)

1. 200947560 七、申請專利範圍： ι_ 一種用於姓刻一設置在一基板上的金屬層以形成— 互連結構的方法，其包括： 在一蝕刻反應器中提供一基板，該基板具有一設置 在基板上的金屬層； 將一包含至少一含氣氣體和一鈍化氣體的氣體混合 物流入所述反應器中，所述鈍化氣體包括氮氣和不飽和 & 烴氣體’其中所述氤氣和所述不飽和烴氣體具有約卜3 至約20:1間的氣體流速比；以及 使用一由所述氣體混合物形成的電漿來蝕刻所述金 屬層。 2·如申s奢專利範圍第1項所述之方法，其中所述蝕刻更 包括： 通過由一圖案化遮罩層所限定的開口來蝕刻所述金 ❹ 屬層。 如申》青專利範圍第2項所述之方法，其中所述遮罩層 係氧化石夕、氮化石夕、氮氧化石夕⑻⑽卜非晶石夕卜_Si)、碳 化矽以及非晶碳（α-碳）中的至少一種。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述金屬層 為一含銘層。 22 200947560 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述氣體混 合物的所述流入更包括： 將（3丨2氣體以約10 seem至約800 seem間的速率流 入；以及 將BC13氣體以約20 seem至約400 sccm間的速率流 入。 ❿ 6.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述含氮氣 體為N2，且所述不飽和烴氣體為c2H4。 7·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述不飽和 煙氡體係連同一稀釋氣體供應到所述蝕刻反應器。 ❹ 8.如申請專利範圍第7項所述之方法，其中所述稀釋氣 體為He。 如申印專利範圍第7項所述之方法，其中所述不飽和 25體和所述稀釋氣體係以不飽和烴氣體比稀釋氣體約 5:75至約35:65間的分子比， 供應到所述姑刻反應器中 10, 申％專利範圍第9項所述之方法，更包括： 將所 mT〇rr 之間 塊餘刻反應器的壓力維持在約5 mT〇rr至約200 23 200947560 如申請專利範圍第1G項所述之方法，其中在所述稀 釋氣體中所述不餘和烴氣體的分子比乘α所述反應器壓 力得到的值大於約1.2 5。 12. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其帽述稀釋 氣體係以大體上等於所述含氯氣體流速的流速供應。 e 13. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中所述氣體 混合物的流入更包括： 將所述氮氣以約1 sccm至約500 sccm間的速率流 入；以及 將所述不飽和烴氣體以約1 sccm至約1〇〇 sccm間 的速率流入。 ❹ 14.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中在所述金 屬層和所述圖案化遮罩層之間設置一阻擋層。 15· —種蝕刻一設置在一基板上之金屬層的方法，其包 括： 在蝕刻反應器中提供一具有一鋁層的基板，該鋁層 適於一設置在基板上之互連結構； 將一包含BC13、Cl2和一鈍化氣體的氣體混合物流 入所述反應器中’所述鈍化氣體包括氮氣和不飽和烴氣 24 200947560 體，其中所述氮氣和所述不飽和烴氣體具有約u至約 20:1間的氣體流速比；以及 使用一由所述氣體混合物形成的電漿通過一圖案化 遮罩層來蝕刻所述鋁層。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中流入所述 氣體混合物更包括： 調節所述氮氣和所述不飽和烴氣體間的流速比，以 ® 調整在所述鋁層中所形成之特徵的臨界尺寸。 17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中所述不飽 和烴氣體和所述稀釋氣體係以不飽和烴氣體比稀釋氣艎 約25:75至約35:65間的分子比，供應到所述蝕刻反應器 中。 ❹ 18.如申請專利範圍第I?項所述之方法，其中所述反應 . 器壓力係維持在'約5 mTorr至約200 mTorr間。 19_如申請專利範圍第18項所述之方法，其中在所述稀 釋氣體中所述不飽和烴氣體的分子比乘以所述反應器壓 力得到的值大於約1.25。 20. —種蝕刻一設置在一基板上之材料層的方法，其包 括： 25 200947560 在一勉刻反應器中提供一基板’該基板具有一圖案 化遮罩層，其係設置在一設置於基板上的鋁層（其適於一 互連結構）上； 將一包含BCI3、eh和鈍化氣體的氣體混合物流入 所述餘刻反應器中’所述鈍化氣體包括N2氣體和c2h4 氣體’其中N2氣體與C2h4氣體的氣體流速比在約1 : 3 至約20 : 1間，其中所述c2h4氣體係連同一稀釋氣體以 QH4氣體比稀釋氣體約25:75至約35:65間的分子比， 供應到所述银刻反應器中；以及 使用一從所述氣體混合物形成的電漿，通過所述圖 案化遮罩層蝕刻所述鋁層。 21.如申請專利範圍第2〇項所述之方法，其中所述反應 器屋力係維持在約5 mTorr至約200 mTorr間，且其中所 述稀釋氣體中C2H4氣體的分子比乘以所述反應器壓力 得到的值係控制在大於1.25。 26