鋁墊刻蝕方法
2023-05-20 09:29:21 2
專利名稱：鋁墊刻蝕方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造技術領域，尤指一種鋁墊刻蝕(Al pad etch)方法。
背景技術：
目前，金屬鋁作為連線材料，廣泛用於DRAM和flash等存儲器，以及0. 13um以下 的邏輯產品中。 金屬鋁刻蝕通常用到以下氣體氯氣(Cl2)、氯化硼(BC13)、氬氣(Ar)、氮氣(N2)、 三氟甲烷(CHF3)和甲烷(CH4)等。其中，C1^乍為主要的刻蝕氣體，與鋁發生化學反應，生成 的可揮發的副產物AlCl3被氣流帶出反應腔。BCl3—方面提供BCl^，垂直轟擊矽片表面， 達到各向異性的刻蝕；另一方面，由於鋁表面極易氧化成氧化鋁"1203)，這層自生氧化鋁 在刻蝕的初期阻隔了 Cl2和鋁的接觸，阻礙了刻蝕的進一步進行。添加BC13則利於將這層 氧化層還原，如方程式(1)所示，從而促進刻蝕過程的繼續進行。
A1203+3BC13 — 2A1C13+3B0C1 (1) Ar電離生成Ar+，主要是對矽片表面提供物理性的垂直轟擊。N2、CHF3和C2H4是主 要的鈍化氣體，N2與金屬鋁側壁氮化產生AlxNy，CHF3和C2H4與光刻膠反應生成的聚合物會 沉積在金屬鋁側壁，形成阻止進一步反應的鈍化層。側壁鈍化機制是指，刻蝕反應產生的非 揮發性的副產物，光刻膠刻蝕產生的聚合物，以及側壁表面的氧化物或氮化物會在待刻蝕 物質表面形成鈍化層。圖形底部受到離子的轟擊，鈍化層會被擊穿，露出裡面的待刻蝕物質 繼續反應，而圖形側壁鈍化層受到較少的離子轟擊，阻止了這個方向刻蝕的進一步進行。
—般來說，反應腔的工藝壓力控制在6-14毫託。當鋁刻蝕完成之後，矽片表面、圖 形側壁和光刻膠表面殘留的Cl2，會和鋁反應生成AlCl3，繼而與空氣中的水分發生自循環 反應，如方程式(2)所示，造成對鋁的嚴重侵蝕(corrosion)。
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同樣地，殘留的F也會和鋁反應生成A1F3，繼而與空氣中的水分發生自循環反應生 成Al (OH) 3和HF，進一步造成對鋁的嚴重侵蝕(corrosion)。 圖1是採用現有氣體刻蝕金屬鋁並清洗後一天的顯示缺陷的圖片，從圖片上清晰 可見，無數的小黑點就是鋁受到侵蝕而產生的缺陷，黑點的位置及密集度顯示了晶片上缺 陷的分布，即這種侵蝕易於在晶片的邊緣部位發生。圖2是圖1通過掃描電子顯微鏡(SEM) 放大後的受到侵蝕的鋁表面的缺陷(defect)即侵蝕產物，如圖片中絮狀的部分。這些鋁表 面的侵蝕產物會越長越多，而且生長速度很快，這種缺陷的主要成分是Al20^nH20，這樣，會 造成相鄰鋁之間的短路，嚴重影響了集成電路的性能。
發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於提供一種鋁墊刻蝕方法，能夠顯著降低刻蝕後
鋁表面的殘留物，從而減少侵蝕的發生，保證集成電路的性能。為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的 —種鋁墊刻蝕方法，還包括在反應腔中，移除光刻膠後，採用大原子量氣體對鋁 墊進行濺射。 所述大原子量氣體為分子量大於40的，可以用於物力轟擊的氣體。
所述大原子量氣體為氬氣。所述濺射工藝條件為能量為200 400W，無偏壓，氬氣流量為100 500sccm。
由上述技術方案可見，本發明在反應腔中，移除光刻膠後，採用大原子量氣體對鋁 墊進行濺射(sputtering)，轟擊掉了鋁表面的氯(Cl)殘留物和氟(F)殘留物，從而阻止了 它們對鋁的侵蝕。使得反應腔中的刻蝕氣體對鋁的損傷減小到最小，顯著降低了刻蝕後鋁 表面的殘留物，從而減少了侵蝕的發生，保證了集成電路的性能。
圖1是採用現有氣體刻蝕金屬鋁並清洗後一天的晶片(wafer)表面缺陷圖片；
圖2是圖1經過SEM放大後的受到侵蝕的鋁表面的殘留物圖片；
圖3是採用本發明氣體刻蝕金屬鋁並清洗後三天的晶片(wafer)表面缺陷圖片；
圖4是圖3經過SEM放大後的受到侵蝕的鋁表面的殘留物圖片。
具體實施例方式
儘管下面將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施 例，應當理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明而仍然實現本發明的有利效果。 因此，下列的描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛教導，而並不作為對本發明的 限制。 在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下列說明和權利要 求書本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非 精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。 應用本發明方法對鋁墊刻蝕的步驟中包括在反應腔中，移除光刻膠後，採用大原 子量氣體對鋁墊進行濺射，所述大原子量的氣體原則上為分子量大於40的，可以用於物理 轟擊的氣體，比如氬氣等。 濺射的工藝條件大致為低能量，為200 400W，無偏壓(bias power) ， Ar流量為 100 500sccm。 本發明通過大原子量氣體的濺射，轟擊掉了鋁表面的氯殘留物和氟殘留物，從而
阻止了它們對鋁的侵蝕。使得反應腔中的刻蝕氣體對鋁的損傷減小到最小，顯著降低了刻
蝕後鋁表面的殘留物，從而減少了鋁表面的腐蝕，保證了集成電路的性能。 圖3是採用本發明採用增加氬氣濺射的方法刻蝕金屬鋁並清洗後三天晶片
(wafer)表面缺陷的圖片，從圖片上清晰可見，即使是在三天後，鋁受到侵蝕產生的缺陷數
(如圖中的小黑點)也明顯地少於採用現有刻蝕方法一天後的缺陷數。圖4是圖3通過SEM
4放大後的受到侵蝕的鋁表面的殘留物，如圖片所示，鋁表面非常乾淨，相鄰的鋁之間不存在 可能產生短路的絮狀汙染物。很明顯，實驗表明，通過本發明在反應腔中，移除光刻膠後，採 用增加氬氣對鋁墊進行濺射的方法，使得反應腔中的刻蝕氣體對鋁的損傷減小到最小，顯 著降低了刻蝕後鋁表面的侵蝕，從而保證了集成電路的性能。 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在 本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保 護範圍之內。
權利要求
一種鋁墊刻蝕方法，其特徵在於，還包括在反應腔中，移除光刻膠後，採用大原子量氣體對鋁墊進行濺射。
2. 根據權利要求1所述的鋁墊刻蝕方法，其特徵在於，所述大原子量氣體為分子量大 於40的，可以用於物力轟擊的氣體。
3. 根據權利要求1所述的鋁墊刻蝕方法，其特徵在於，所述大原子量氣體為氬氣。
4. 根據權利要求3所述的鋁墊刻蝕方法，其特徵在於，所述濺射工藝條件為能量為 200 400W，無偏壓，氬氣流量為100 500sccm。
全文摘要
本發明公開了一種鋁墊刻蝕方法，本發明在反應腔中，移除光刻膠後，採用大原子量氣體對鋁墊進行濺射(sputtering)，轟擊掉了鋁表面的氯殘留物和氟殘留物，從而阻止了它們對鋁的侵蝕。使得反應腔中的刻蝕氣體對鋁的損傷減小到最小，顯著降低了刻蝕後鋁表面的殘留物，從而減少了侵蝕的發生，保證了集成電路的性能。
文檔編號H01L21/02GK101783293SQ200910045600
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月20日 優先權日2009年1月20日
發明者符雅麗 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司