TW541579B - Wiring layer dry etching method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
541579 五、發明說明〇) 【發明詳細說明】 【舍明所屬技術領域】 更特定的 或整面回 ―、本，明一般而言係關於布線層之乾蝕刻方法 况’係在閘極、A 1、◦ u等客辟右綠笼古 蝕的插塞m 由 布線加工、或整面回 $成加工中，藉由對基底維持較ή的设遮^ 體f詈=ί f 可獲得無電性短路之高可靠性半導 在内的半導體裝置之製造方法。 …括此類步驟 【S知技術】 說日閘極的f知加工方法’採用圖5 '圖6及圖7進行 處示係在開始#刻心。咖）時（或放電時）的 驟pi & ΐ、及晶圓附近之氧移動概略圖。圖6所示為各步 Π:Ϊ空時(停止放電)時之處理室内、及晶圓附近之氧 . 圖°圖7為習知布線層之乾蝕刻方法概略圖。 極在矽基板7上’依序形成閘絕緣膜8、構成閉 枓的夕晶矽層9、構成閘極加工時之罩幕用的氧化矽 及光阻膜（未圖示）。在圖中，描緣出以光阻為罩幕 並對氧化矽膜1 〇施行蝕刻處理，而裸露出多晶矽之後，再 經去除光阻狀態的半導體裝置。 矽基板7係配置於反應室1内。在反應室丨内設置石英構 件2。在反應室1中透過導電塊3(concjuctance bulk)而連 接於真空泵4。在反應室1内產生反應性離子5，但殘留氧
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541579 五、發明說明（3) J底:閘絕緣膜8之同日寺，或剛 過餘列牛驟产t擇砥擇比：2 0 :1 0 0 )的步驟（多晶矽的 幻蚀到步驟，在本說明書中 如C1 /0 、Γ1 /UD ο T間私〇Ε」）。蝕刻氣體採用 ^12/02、CVHBr、cl2/HBr/ Β 相較於ME步驟，設定為相同或更大。 仁疋〇2机里比 【發明欲解決之課題】 “::ίΒΤΓΐ與：Γ之間’暫時停止放電並施行氣體 2後，：門二二 設定的氣體流量、壓力等穩定 俊才開始ΜΕ放電乃屬普通方式。 {疋參圖6，在大量使用石英構 於BT步驟時從濺鍍的石 / :至， 驟的氣體系統中含有〇的二:日Γ放;^乳。或者，當BT步 夕日日夕表面，可謂呈抽真空狀態，而 > ^ 化。換句話說，因為停止放電，因此曰 * ::所氧 而是被氧化。 日日囡表面並未被濺鍍 其次，參照圖7，當利用Si/Si〇2選擇 行處理時，若声而、士 #几較大的ME步驟進 說j步驟的银刻均句性將明顯惡化。敍刻遲級。換句話 藉此便產生發生蝕刻殘渣並引發布 此外，若為防止布線短路而增加餘刻量問題點。 穿基底閘氧化膜，而對矽基板7造成損傷、便將發生貫 劣化問題點發生。 、，^致電性特性 此外，在ME步驟與〇E步驟之間（換句話 、 閘絕緣膜之時），若有放電的0N/0FF的ϋ汗始裸露出 曰]δ舌，將衍生出電漿 C:\2D-CODE\91-07\91107706.ptd 第7頁 541579 五、發明說明（4) 將瞬間形成不均勻，且隨充電而對閘絕緣膜8 傷將變大的問題。 k成的損 【發明揭系】 本發明乃為解決上述問題點，其目的在於提供一 對矽基板造成損傷之經改良過的布線層之乾蝕刻方=了致 本發明之另一目的在於提供一種不致使電性特性 經改良過的布線層之乾飯刻方法。 之 本發明之再另一目的在於提供一種不致隨充電而 緣膜造成損傷之經改良過的布線層之乾蝕刻方法。間、巴 本發明之再另一目的在於提供一種涵蓋此類布線 蝕刻方法在内的半導體裝置之製造方法。 < 乾 【解決課題之手段】 在本發明第1佈局的布線層之乾蝕刻方法中，首 f布線層上形成供將該布線層施行圖準備 導體基板（第！步驟卜將上述布線層表面罩幕料的^ 層予以乾姓刻去除(第2步驟）1用 】：： 線層施行乾蝕刻（第3步驟）。切換上 ^ 步驟之時，並未施行真…，而施V連續 在本發明之第2佈局的布線層乾 準備在布線層上形成供將該布線广施餘刻：：中，τ先’ 的半導體基板（第！步驟）。用罩幕 驟之後，採用上述罩幕，對上：布^驟）。在上轉 驟，ME步驟）。當上述布線層基m層施行乾餘刻（第3步 曰丞底開始稞露出時，或裸露
541579 五、發明說明（5) '~ 出基底之前，利用對基底具較高選擇性比的條件，對上述 布線層施行過蝕刻（第4步驟，〇E步驟）。在上述BT步驟與 上述ME步驟切換時及/或上述ME步驟與上述〇E步驟切換 時’並未施行真空抽取，而施行連續放電。 在本發明之第3佈局的布線層之乾蝕刻方法中，並未施 行上述BT步驟。 在本發明之第4佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述Βτ 步驟、上述ME步驟及上述〇E步驟中至少其中一步驟，係採 用含C!2及/或HBr的钮刻氣體而實施。 在本發明之第5佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述Βτ 步驟係單獨採用CL氣體或採用Ci2/〇2混合氣體實施；上述 ME步驟係單獨採用ci2氣體或採用cl2/〇2混合氣體實施；上 述BT與上述ME各步驟的氣體總流量差抑制至土 50%以下。 上述ME步驟的〇2流量比大於上述βτ步驟，且任一步驟的％ 流量均設定為不超過氣體總流量的2 〇 %。 在本發明之第6佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述βτ 步驟係採用含有··單獨Cl2氣體、ci2/〇2混合氣體、Cl2/HBr /〇2混合氣體、HBr/Cl2混合氣體、或HBr/〇2混合氣體中任 何者的氣體而實施；上述ME步驟與上述〇E步驟係採用含 有：Cl2/02、Cl2/HBr/〇2、HBr/Cl2、或HBr/〇2 中任何者的氣 體而實施；上述ΒΤ、上述ME及上述OE各步驟的氣體總流量 差抑制至± 50%以下。上述ME步驟的〇2流量 步驟，且任一步驟的仏流量均設定為不超過氣體總流量的
C:\2D-CODE\91-O7\91107706.ptd 第9頁 541579
五、發明說明（6) 在本發明之第7佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述^丁 步驟係單獨採用Cl2氣體或採用Cl2/HBr混合氣體實施；上 述ME步驟係含CL/HBr/O2的氣體而實施；上述〇E步驟係採 用含HBrV〇2混合氣體而實施。上述BT、上述ME及上述〇£ ^ 步驟的氣體總流量差抑制至± 5 0%以下。 在本發明之第8佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述时 步驟係單獨採用cl?氣體或ch/O2混合氣體而實施；上述Με 步驟係採用含有CIJO2的氣體而實施；上述〇Ε步驟係採用 含HBr/〇2混合氣體的氣體而實施；上述βΤ與上述ME各步驟 的氣體總流量差抑制至土 5 〇 %以下。上述ME步驟的〇2流量 比大於上述BT步驟，且該BT與該ME中任一步驟的％流量均 設定為不超過氣體總流量的2〇%。上述ME步驟與上述〇E步 驟之間，至少插入一以上採用含cl2/HBr/〇2之氣體的步 驟0 在本發明之第9佈局的布線層之乾蝕刻方法中，上述 步驟係單獨採用C!2氣體或Cl?/BCI3混合氣體而實施；上述 ME步驟係採用含有C12/BC13的氣體而實施；上述βτ與上述 ME各步驟的氣體總流量差抑制至土 5〇%以不。 、 在本么明之第1 〇佈局的布線層之乾蝕刻方法中，
= 至少插入-以上之添加入含還原氣體之混 n n 3有·夕日日矽、WSi /多晶矽、w/多晶矽、w、 、Ir、Ti、TiN、TiW、A1、AlSi、AlSiCu、
541579 -----— 五、發明說明（7) =、Ta^N;上述多^係包含非晶雜過的 f本發明第〗2佈局的布線層之乾蝕刻方 導：：：上形成供將該布線層施行圖案化處理用ί先準備 二"基板。將上述布線層表面上所產生的二理用罩幕的半 刻去除(BT步驟）。採用上述罩 ◊:質層予以乾蝕 ΓΓ空步二)。切換:^βΤ步驟與上述㈣ίΪΪ，施行乾韻 八 取，而施行連續放電。 Τ，並未施 【實施例】 till針對本發明實施例’利用圖示進行說明。 圖1所示係本實施例的配線層之乾蝕 圖，表=各步驟與順序的搭配組合。 万去步驟概要 在本=施例中，不同於習知技術，在各 放電。藉此即便因職鑛而從石英構件釋放；^間施行連續 ;圓上產生氧吸收’因為在放電中仍經常衝以及在 鍍），因此吸附氧便將從晶圓飛散出。巧辜者晶圓（濺 不易產生氧化現象。 ’晶圓表面便 >、另：在1知例與本實施例+，配線層白勺 况明夕晶矽的閘極加工形成，但是本發 划，雖例示 在布線層的乾蝕刻概念上，涵蓋導^並不僅限於此。 形成。 勺形成及布線層的 此處在本說明書中，所謂導電膜或布 ^ 曰曰 矽、WS i /多晶矽（鎢複晶矽）、w/多晶/、係才曰含有多 ^鎢複金屬）、w 第11頁 \\312\2d-code\91-07\91107706.ptd 541579
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541579 五、發明說明（10) 部^，便賦予相同元件編號，並不再贅述。 晶圓上 參照圖3與圖4，在各步驟間添加如氮之類 體H氣體將奪取反應室】内浮游的氧或吸附於原性氣 的氧，而抑制晶圓表面的氧化。 、 渣 依此籍由在各步驟間，將還原性氣體導入於 内’便：抑制晶圓表面的氧化。藉此便可抑制二室1 並可獲付無電性短路的高可靠性半導體裝置。J殘 此外，遇原性氣體雖例示氫，惟本發明並不僅 :便採用 ΒΠ3、C0、h2s、NF3、NH3 亦可^
本次所揭示的實 屬於限定。本發明 依照申請專利範圍 與範圍内的所有改 【發明效果] 施例中全部僅止於例 之範圍乃涵蓋雖未在 例示，舉凡與申請專 變〇 不而已，不可認為 上述說明中，但是 利範圍具均等涵義 士上述所^兒明，依照本發明的話，當對布線層施行乾蝕 刻之際，因為不致對矽基板造成損傷，因此達成可獲得電 性特性未劣化之半導體裝置的效果。
【元件編號說明】 1 反應室 2 石英構件 3 導電塊 4 真空泵 5 反應性離子
541579 五、發明說明（11) 6 氧 7 碎基板 8 閘絕緣膜 9 多晶矽層 10 氧化矽膜
C:\2D-C0DE\91-07\91107706.ptd 第15頁 541579 圖式簡單說明 圖1為實施例1的配線層之乾蝕刻的方法步驟概要圖。 圖2為實施例2的配線層之乾蝕刻的方法步驟概要圖。 圖3為實施例3的配線層之乾蝕刻的方法步驟概要圖。 圖4為逛原性氣體導入時’處理室内及晶圓附近的乳移 動概略圖。 圖5為開始蝕刻（或放電時），處理室内及晶圓附近的氧 移動概略圖。 圖6為各步驟間施行真空抽取（停止放電）時，處理室内 及晶圓附近的氧移動概略圖。 圖7為習知布線層之乾蝕刻方法的步驟概要圖。 _
C:\2D-CODE\91-07\91107706.ptd 第16頁
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- 541579 六、申請專利範圍 1 · 一種布線層之乾蝕刻方法，係包含有· 準備在布線層9上形成供將該布線声 罩幕10的半導體基板7之第〗步驟'層知仃圖案化處理用 之^上步述^線以層及9表面上所產生的變質層予以乾银刻去除 驟抹用上述單幕1()，對上述布線層9施行乾钮刻之第3步 /、中，在切換上述第1步驟與上述帛 行真空抽取，而施行連續放電。11弟2步驟之時’並未施 2 · —種布線層之乾蝕刻方法，係包含有· 準備在布線層9上形成供將該布 9 罩幕10的半導體基板7之第i步驟；、’ θ 仃圖案化處理用 將上述布線層9表面上所產生的變質芦 之第2步驟； 貝3予以乾钱刻去除 在上述第2步驟之後，採用上沭罢篡 施行乾蝕刻之第3步驟；以及 1上述布線層9 當上述布線層9基底開始裸露出 前，利用對基底具較高選擇性比^條出之 行過蝕刻之第4步驟； 的條#冑上述布線層施 其中，在上述第2步驟與上述第3步驟切換時及/或上 第3步驟與上述第4步驟切換時行真空抽取 行連續放電。 ^ ^ 3. —種布線層之乾蝕刻方法，係 準備在布線層9上形成供將該布線層9施行圖案化處理用\\312\2d-code\91-07\91107706.ptd $ 17頁 541579 /、、申睛專利範圍 罩幕10的半導體基板7之第1步驟； 驟Γ: 土述罩幕10 ’對上述布線層9施行乾蝕刻之第2步 二當上述布線層9基底開始裸露出時， 珂，利用對某底且妒古、登视α 飞稞路出基底之 施行三/、較问&擇性比的條件，對上述布線層9 她订過蝕刻之第3步驟； 直ί 2 1在上述第2步驟與上述第3步驟切換時，並未施行 真工抽取，而施行連續放電。 4，·::”利範圍第2項之布線層之乾㈣*法，其 /驟、上述第3步驟及上細步驟中至少其中 上糸採用έ C12及/或HBr的蝕刻氣體而實施。 5二！專利範圍第}項之布線層之乾餘刻方法，其 體實施^弟2步驟係單獨採用C12氣體或採用Ch/O2混合氣 實i述第3步驟係單獨採用。2氣體或採用ci2/〇2混合氣體 、上述第2與上述第3各步驟的氣體總流量差抑制至土 5⑽ 以下 ’· 上述，3步驟的〇2流量比大於上述第2步驟，且任一步驟 的〇2流里均設定為不超過氣體總流量的2〇%。 6·如申請專利範圍第2項之布線層之乾蝕刻方法，其 中，上述第2步驟係採用含有：單獨Cl2氣體、Cl2/〇2混合氣 體、Cl2/HBr/〇2混合氣體、HBr/Cl2混合氣體、或HBr/02混 合氣體中任何者的氣體而實施；第18頁 C:\2D-CODE\91-07\91107706.ptd 541579上述第3步驟與上述第4步驟係椟 HBr/〇2、HBr/Cl2、或HBr/〇2 中任何去 3 有：Cl2/〇2、Cl2〆 上述第2、上述第3及上述第4 的氣體而實施； 制至± 5 0 %以下； v驟的氣體總流量差抑 上述第3步驟的〇2流量比大於上 的〇户旦的外—达f , 上建弟2步驟，且任一步驟 的％飢里均ό又疋為不超過氣體總流量 7.如申請專利範圍第2項之布線 二° Φ ， μ、+、哲〇此挪"〜导己i虫刻方法，其 體實^ 步早獨採用Cl2氣體或採用(：12/術混合氣上述第3步驟係含ci^HBr/O2的氣體而實施； 上述第4步驟係採用含HBr/〇2混合氣體的氣體而實施； 上述第2、上述第3及上述第4各步驟的氣體總流量差抑 制至± 5 0 %以下。 8 ·如申請專利範圍第2項之布線層之乾蝕刻方法，其 中’上述第2步驟係單獨採用ci2氣體或ci2/〇2混合氣體而 貫施； 上述第3步驟係採用含有Ci2/〇2的氣體而實施；上述第4步驟係採用含HBr/02混合氣體的氣體而實施； 上述第2與上述第3各步驟的氣體總流量差抑制至± 5 0 % 以下； 上述苐3步驟的〇2流量比大於上述第2步驟，且該第2與 該第3中任一步驟的〇2流量均設定為不超過氣體總流量的 2 0°/〇 ; 在上述第3步驟與上述第4步驟之間，至少插入一以上採\\312\2d-code\91-07\91107706.ptd 第19頁 541579 六、申請專利範圍 用含Ch/HBr/O2之氣體的步驟。 Φ 9，·如申ί專利範圍第1項之布線層之乾蝕刻方法，其 上述第2步驟係單獨採用^氣體或cl2/BC1混合氣體 而貫施； 上述=3步驟係採用含有^〆^^的氣體而實施； 上述第2與上述第3各步驟的氣體總流量差抑制至土 5 〇 % 以下 〇 I 0 ·如申請專利範圍第i項之布線層之乾蝕刻方法，其 二在上述各步驟切換時，至少插入一以上之添加入含還 原氣體之混合氣體的步驟。 II ·如申請專利範圍第丨項之布線層之乾蝕刻方法，其 ’上述布線層9係包含有··多晶矽、ws i /多晶矽、w/多晶 夕：Ru、Pt、Ir、Ti、TiN、TiW、Al、AlSi、AlSiCu 、A1Cu 、 Ta 或TaN ; 述夕日日石夕係包含非晶石夕或經摻雜過的石夕。 12·種半導體裝置之製造方法，係包含有： ，備在布線層9上形成供將該布線層9施行圖案化處理用 罩幕1 0的半導體基板之第1步驟； f上述布線層9表面上所產生的變質層予以乾蝕刻去 之第2步驟；以及 /、 採用上述罩幕10，對上述布線層9施行乾蝕刻之第3 + 驟； ^ 中在切換上述苐2步驟與上述第3步驟之時，並未施 真空抽取，而施行連續放電。 丁第20頁 IBI m 、\3]2\2d-code\9]·〇7\9]107706
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