專利名稱：干法刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件制 造過(guò)程中干法刻蝕方法。
背景技術(shù)：
刻蝕是半導(dǎo)體器件制造工藝中用化學(xué)溶液或氣體從半導(dǎo)體晶圓除去不需 要的部分的工藝。通常主要用進(jìn)行化學(xué)刻蝕的濕刻蝕，可以使電路圖形變得 更精細(xì)的干刻蝕得至越來(lái)越廣泛的使用。干法刻蝕不用化學(xué)溶液而用腐蝕性 氣體或等離子體。濕刻蝕中，用強(qiáng)酸的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行各向同性刻蝕，即使被掩模覆蓋的部 分也可以被刻蝕。相反，干法刻蝕用反應(yīng)離子刻蝕，其中，用例如等離子態(tài) 的卣素的腐蝕性化學(xué)氣體和等離子態(tài)離子進(jìn)行刻蝕。因此，干法刻蝕可以實(shí) 現(xiàn)只在襯底上按垂直方向進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕，所以，干法刻蝕適用于要求高精度的精細(xì)工藝，例如，適用于甚大規(guī)模集成電路(VLSI)工藝。專利號(hào)為98124176的中國(guó)專利公開(kāi)了在布線工藝中千法刻蝕金屬層的 方法。如圖1A所示，在已經(jīng)完成第一層鋁布線的晶圓100上用化學(xué)氣相沉積 法氧化硅層102，作為層間介電層用于器件間的隔離；在氧化硅層102上濺射 厚度為金屬層104,所述金屬層104的材料為鋁或鋁銅合金；接著在金屬層 104上用化學(xué)氣相沉積法形成抗反射層106;用旋涂法在抗反射層106上形成 光阻層108。如圖1B所示，對(duì)光阻層108進(jìn)行曝光處理，將光罩上的半導(dǎo)體器件圖形 轉(zhuǎn)移至光阻層108上，經(jīng)過(guò)顯影工藝后，在光阻層108上形成光阻圖形107。 如圖1C所示，將帶有氧化硅層102、金屬層104、抗反射層106和光阻
層108的晶圓100放入反應(yīng)室中的晶圓承載器113上；以光阻層108為掩膜， 在反應(yīng)室中通入BCb和Cl2混合氣體，沿光阻圖形107對(duì)抗反射層106和金 屬層104進(jìn)行刻蝕至露出氧化硅層102。如圖1D所示，最后用灰化法去除光阻層108。在反應(yīng)室中通入BCb和Cl2混合氣體刻蝕抗反射層106和金屬層104時(shí)， 如果承載器113外圍的接地環(huán)114上的聚焦環(huán)110離晶圓IOO距離過(guò)低甚至 晶圓IOO高出聚焦環(huán)IIO，會(huì)造成刻蝕過(guò)程中產(chǎn)生金屬層104殘留；因此，現(xiàn) 有技術(shù)將聚焦環(huán)110與晶圓100的距離調(diào)節(jié)范圍為0~25mm，而聚焦環(huán)110 與接地環(huán)114的距離調(diào)節(jié)范圍為2~30mm，晶圓100不會(huì)高出聚焦環(huán)110,也 就在后續(xù)刻蝕過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生金屬層104殘留。然而由于聚焦環(huán)110與晶圓 100的距離調(diào)節(jié)范圍為0~25mm，而聚焦環(huán)110與接地環(huán)114的距離調(diào)節(jié)范圍 為0 30mm,調(diào)節(jié)范圍太寬，當(dāng)調(diào)節(jié)至聚焦環(huán)110與晶圓100的距離大于4mm 以上時(shí)，刻蝕氣體產(chǎn)生的微粒被聚焦環(huán)110阻擋，而不容易被抽氣泵111抽走， 進(jìn)而使這些微粒附著在晶圓表面?，F(xiàn)有干法刻蝕中，由于聚焦環(huán)與晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍或聚焦環(huán)與接地環(huán) 的距離調(diào)節(jié)范圍太寬，當(dāng)聚焦環(huán)與晶圓的距離被調(diào)節(jié)至大于4mm以上時(shí)，刻 蝕氣體產(chǎn)生的微粒被聚焦環(huán)阻擋，而不容易被抽氣泵抽走，進(jìn)而使刻蝕氣體 微粒附著在晶圓表面，導(dǎo)致晶圓產(chǎn)生缺陷，影響晶圓的成品率。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種干法刻蝕方法，防止刻蝕氣體微粒附著在 晶圓表面，導(dǎo)致晶圓產(chǎn)生缺陷，影響晶圓的成品率。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種干法刻蝕方法，包括下列步驟將晶 圓放入反應(yīng)室的承栽器上；將聚焦環(huán)與晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至0 1.5mm, 所述聚焦環(huán)位于承栽器外圍的接地環(huán)的支撐柱上；刻蝕晶圓。聚焦環(huán)與晶圓的距離通過(guò)支撐柱來(lái)調(diào)節(jié)，所述支撐柱有3個(gè)。 聚焦環(huán)與接地環(huán)的距離調(diào)節(jié)范圍為2mm 3.5mm。 所述反應(yīng)室刻蝕壓力為3毫托 500毫托。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明將聚焦環(huán)與晶圓的距離 調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至0 1.5mm,這樣聚焦環(huán)與晶圓的距離最大不超過(guò)4mm，刻蝕 氣體產(chǎn)生的微粒不被聚焦環(huán)阻擋，容易被抽氣泵抽走，進(jìn)而刻蝕氣體微粒幾 乎不會(huì)附著在晶圓表面，提高了晶圓的成品率。


圖1A至圖1D是現(xiàn)有技術(shù)干法刻蝕金屬層的示意圖； 圖2是本發(fā)明干法刻蝕的流程圖； 圖3A至圖3D是本發(fā)明干法刻蝕金屬層的示意圖； 圖4A至圖4E是本發(fā)明在布線工藝中干法刻蝕金屬鋁層的示意圖。
具體實(shí)施方式
以，干法刻蝕適用于要求高精度的精細(xì)工藝，例如，適用于甚大規(guī)模集成電 路(VLSI)工藝?，F(xiàn)有干法刻蝕中，由于晶圓承栽器上聚集環(huán)的距離過(guò)高，刻蝕 氣體產(chǎn)生的微粒被聚焦環(huán)阻擋，而不容易被抽氣泵抽走，進(jìn)而使這些微粒附 著在晶圓表面，導(dǎo)致晶圓產(chǎn)生缺陷，影響晶圓的成品率。本發(fā)明將聚焦環(huán)與 晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至0~1.5mm，由于聚焦環(huán)與晶圓的距離最大不超過(guò) 4mm,刻蝕氣體產(chǎn)生的微粒不被聚焦環(huán)阻擋，容易被抽氣泵抽走，進(jìn)而刻蝕 氣體微粒幾乎不會(huì)附著在晶圓表面，提高了晶圓的成品率。為使本發(fā)明的上 述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施 方式做詳細(xì)的說(shuō)明。
圖2是本發(fā)明干法刻蝕的流程圖。如圖2所示，執(zhí)行步驟S201將晶圓放入 反應(yīng)室的承栽器上；執(zhí)行步驟S202將聚焦環(huán)與晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至 0 1.5mm，所述聚焦環(huán)位于承栽器外圍的接地環(huán)的支撐柱上；執(zhí)行步驟S203 刻蝕晶圓。圖3 A至圖3D是本發(fā)明干法刻蝕金屬層的示意圖。如圖3A所示，在晶圓200 上用化學(xué)氣相沉積法形成厚度為5000埃 7000埃的氧化硅層202 ，作為層間介 電層用于器件間的隔離；在氧化硅層202上用'踐射法在功率為5000W 7000W， 溫度為250。C 300。C時(shí)，形成厚度為2(am 6)um的金屬層204，所述金屬層204 的材料為鋁或鋁銅合金；用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方式在金屬層204上形成 厚度為0.02,~0.04拜的抗反射層206，所述抗反射層206的材料為氮化硅，在 后續(xù)曝光過(guò)程中用于保護(hù)金屬層204;用旋涂法在抗反射層206上形成厚度為 2.4nm 4.8nm的光阻層208。本實(shí)施例中，氧化珪層202的具體厚度為5000埃、5500埃、6000埃、6500 ?；?000埃，優(yōu)選6000埃。本實(shí)施例中，濺射功率具體為5000W、 5500W、 6000W、 6500W或7000W， 優(yōu)選賊射功率6500W;濺射溫度具體為250。C、 260°C、 270°C 、 280。C、 290 。C或30(TC ，優(yōu)選濺射溫度為270°C 。金屬層204的厚度具體為2jLim、 2.5 nm、 3nm、 3.5)nm、 4jam、 4.5 p m、 5|am、 5.5nm或6pm;抗反射層206的厚度具體為0.02 ium、 0.03 n m 或0.04ium;光阻層208的厚度具體為2.4 y m、 2.6jam、 2.8 pm、 3.0|iim、 3.2|am、 3.4|am、 3.6|um、 3.8jum、 4.0 nm、 4.2 nm、 4.4|um、 4.6 |a m或4.8 )a m。如圖3B所示，對(duì)光阻層208進(jìn)行曝光處理，將光罩上的半導(dǎo)體器件圖形 轉(zhuǎn)移至光阻層208上，經(jīng)過(guò)顯影工藝后，在光阻層208上形成光阻圖形207。 如圖3C所示，將帶有氧化硅層202、金屬層204、抗反射層206和光阻
層208的晶圓200放入反應(yīng)室212中的晶圓承栽器213上，調(diào)節(jié)晶圓承載器 213外圍的接地環(huán)214上支撐聚焦環(huán)210的三個(gè)支撐柱209，使聚焦環(huán)210的 與接地環(huán)214的距離調(diào)節(jié)范圍縮小，為2~3.5mm，而聚焦環(huán)210與晶圓200 距離的調(diào)節(jié)范圍為0 1.5mm,聚焦環(huán)210在這個(gè)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)不但能使后續(xù)刻 蝕氣體產(chǎn)生的微粒全部被抽氣泵211抽走且在后續(xù)刻蝕金屬層204過(guò)程中不 會(huì)產(chǎn)生金屬層204殘留；以光阻層208為掩膜，在反應(yīng)室中通入BCls和Cl2 混合氣體，沿光阻圖形207對(duì)抗反射層206和金屬層204進(jìn)行刻蝕至露出氧 化娃層202。本實(shí)施例中，聚焦環(huán)210與接地環(huán)214距離的調(diào)節(jié)范圍具體為2mm、 2.5mm、 3mm或3.5mm;聚焦環(huán)210與晶圓距離的調(diào)節(jié)范圍具體為Omm、 0.5mm、 lmm或1.5mm。本實(shí)施例中，采用的刻蝕方法為干法刻蝕。反應(yīng)室的壓力為3毫托~500 毫托(1托=133.33帕斯卡)，具體壓力例如3毫托、5毫托、10毫托、50毫 托、100毫托、150毫托、200毫托、250毫托、300毫托、350毫托、400毫 托、450毫托或500毫托。如圖3D所示，最后用灰化法去除光阻層208。本實(shí)施例中，灰化光阻層208所需溫度為200。C 30(TC ，具體溫度為200 。C 、 250'C或300。C ，優(yōu)選250°C;灰化光阻層208所需時(shí)間為4min 6min,具 體時(shí)間為4min、 5min或6min，優(yōu)選5min。圖4A至圖4E是本發(fā)明在布線工藝中千法刻蝕金屬鋁層的示意圖。如圖 4A所示，在包含存儲(chǔ)器件的晶圓300上物理氣相沉積法形成厚度為4"m 6 pm的第一金屬層302,其中第一金屬層302的材料為鋁銅合金；用化學(xué)氣相 沉積法在第一金屬層302上形成厚度為300埃 350埃的層間介質(zhì)層3(M，其 中層間介質(zhì)層304的材料為氧化硅或氮氧化硅；在層間介質(zhì)層304上形成第 一光阻層306,對(duì)第一光阻層306進(jìn)行曝光，將光罩上的通孔圖形轉(zhuǎn)移至第一 光阻層306上，經(jīng)過(guò)顯影工藝，在第一光阻層306上形成開(kāi)口圖形307。本實(shí)施例中，第一金屬層302的厚度具體為4pm、 5pm或6ium，本實(shí) 施例優(yōu)選5 ji m。層間介質(zhì)304的厚度具體為300埃、310埃、320埃、330埃、340?；?350埃，本實(shí)施例優(yōu)選320埃。如圖4B所示，以第一光阻層306為掩膜，沿開(kāi)口圖形307,干法蝕刻層間 介質(zhì)層304至露出第一金屬層302，在層間介質(zhì)層304中形成貫通層間介質(zhì)層 304的通孔308;在層間介質(zhì)層304上用化學(xué)氣相沉積法形成第二金屬層310， 并將第二金屬層310填充通孔308，其中第二金屬層310的材料為鴒、鋁、氮化 鈥或鈥。如圖4C所示，用化學(xué)機(jī)械拋光法研磨第二金屬層310至露出層間介質(zhì)層 304，形成金屬插塞309;用濺射法在功率為5000W 7000W,溫度為 250。C 300。C時(shí)，在層間介質(zhì)層304上形成金屬鋁層312，且金屬鋁層312覆 蓋金屬插塞309;用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方式在金屬鋁層312上形成厚度 為0.02nm~0.04nm的抗反射層314，在后續(xù)曝光過(guò)程中用于保護(hù)金屬鋁層312; 用旋涂法在抗反射層314上形成厚度為2.4(im 4.8(im的第二光阻層316。本實(shí)施例中，濺射功率具體為5000W、 5500W、 6000W、 6500W或7000W, 優(yōu)選濺射功率6500W;濺射溫度具體為250°C、 260°C、 270°C 、 280°C、 290 。C或300X:，優(yōu)選濺射溫度為270°C。本實(shí)施例中，金屬鋁層312的厚度為2 u m 6 |a m,具體厚度例如2 |a m 、 2.5jam、 3)im、 3,5jam、 4|am、 4.5|-im、 5|am、 5.5lum或6iam。抗反射層 314的厚度具體為0.02 iam、 0.03 h m或0.04 |a m;第二光阻層316的厚度具 體為2.4pm、 2.6|im、 2.8|im、 3.0|am、 3.2|am、 3.4 ium、 3.6 um、 3.8(am、 4.0 Mm、 4.2|im、 4.4|am、 4.6 |a m或4.8 |a m。 如圖4D所示，對(duì)第二光阻層316進(jìn)行曝光處理，將光罩上的焊盤(pán)圖形轉(zhuǎn) 移至光阻層318上，經(jīng)過(guò)顯影工藝后，在第二光阻層316上形成光阻圖形317。如圖4E所示，將帶有金屬鋁層312、抗反射層314和第二光阻層316的 晶圓300放入反應(yīng)室中的晶圓承栽器318上，調(diào)節(jié)晶圓承栽器318外圍的接 地環(huán)323上支撐聚焦環(huán)320的三個(gè)支撐柱319,使聚焦環(huán)320的與接地環(huán)323 的距離調(diào)節(jié)范圍為2 3.5mm,而聚焦環(huán)320與晶圓300距離的調(diào)節(jié)范圍為 0 1.5mm，聚焦環(huán)320在這個(gè)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)不但能使后續(xù)刻蝕氣體產(chǎn)生的微粒全 部被抽氣泵321抽走且在后續(xù)刻蝕金屬鋁層312過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生金屬鋁層312 殘留；以第二光阻層316為掩膜，在反應(yīng)室中通入BCl3和Cb混合氣體，沿 光阻圖形317對(duì)金屬鋁層312進(jìn)行刻蝕至露出晶圓300;最后用灰化法去除第 二光阻層316。本實(shí)施例中，聚焦環(huán)320相對(duì)接地環(huán)323的距離調(diào)節(jié)范圍具體為2mm、 2.5mm、 3mm或3.5mm;聚焦環(huán)320相對(duì)第二光阻層316的的距離調(diào)節(jié)范圍 具體為Omm、 0.5mm、 lmm或1.5mm。本實(shí)施例中，采用的刻蝕方法為干法刻蝕。反應(yīng)室的壓力為3毫托~500 毫托(1托=133.33帕斯卡)，具體壓力例如3毫托、5毫托、10毫托、50毫 托、100毫托、150毫托、200毫托、250毫托、300毫托、350毫托、400毫 托、450毫托或500毫托。本實(shí)施例中，灰化光阻層316所需溫度為20(TC 300。C，具體溫度為200 。C、 25(rC或300。C，優(yōu)選250。C;灰化光阻層316所需時(shí)間為4min 6min,具 體時(shí)間為4min、 5min或6min， ^尤選5min。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域^t支術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種干法刻蝕方法，其特征在于，包括下列步驟將晶圓放入反應(yīng)室的承載器上；將聚焦環(huán)與晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至0～1.5mm，所述聚焦環(huán)位于承載器外圍的接地環(huán)的支撐柱上；刻蝕晶圓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法刻蝕方法，其特征在于聚焦環(huán)與晶圓的距離通 過(guò)支撐柱來(lái)調(diào)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干法刻蝕方法，其特征在于所述支撐柱有3個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的干法刻蝕方法，其特征在于聚焦環(huán)與接地環(huán)的距離 調(diào)節(jié)范圍為2mm~3. 5mm 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的干法刻蝕方法，其特征在于所述反應(yīng)室刻蝕壓力為 3毫托 500毫托。
全文摘要
一種干法刻蝕方法，包括下列步驟將晶圓放入反應(yīng)室的承載器上；將聚焦環(huán)與晶圓的距離調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)至0～1.5mm，所述聚焦環(huán)位于承載器外圍的接地環(huán)的支撐柱上；刻蝕晶圓。經(jīng)過(guò)上述步驟，刻蝕氣體微粒幾乎不會(huì)附著在晶圓表面，提高了晶圓的成品率。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101211751SQ20061014881
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
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