干法金屬蝕刻方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及干法金屬蝕刻方法。描述用于蝕刻襯底上的含鋁層的方法。該方法包括由包含鹵族元素的處理成分形成等離子體并將襯底暴露于等離子體以蝕刻含鋁層。該方法可以附加地包括將襯底暴露于含氧環(huán)境以氧化含鋁層的表面并控制含鋁層的蝕刻速率。該方法還可以包括由包括HBr以及具有化學(xué)式CxHyRz(其中R是鹵族元素，x和y大于或等于一，z大于或等于零)的添加氣體的處理成分形成第一等離子體，由包括HBr的處理成分形成第二等離子體，并將襯底暴露于第一等離子體和第二等離子體以蝕刻含鋁層。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體制造中，含金屬材料很常見并且對制程集成提出難以應(yīng)對的挑戰(zhàn)。具體地，需要改進(jìn)的金屬蝕刻工藝。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實施例涉及用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法。本專利技術(shù)的附加實施例涉及用于蝕刻襯底上的含鋁層(例如鋁、鋁合金或氧化鋁(AlOx))的方法。 根據(jù)一個實施例，描述用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法。該方法包括將其上形成有含鋁層的襯底設(shè)置在等離子體處理系統(tǒng)中，由包含鹵族元素的處理成分形成等離子體，并將襯底暴露于等離子體以蝕刻含鋁層。該方法附加地包括將襯底暴露于含氧環(huán)境以氧化含鋁層的表面并控制含鋁層的蝕刻速率。根據(jù)另一實施例，描述用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法。該方法包括將其上形成有含鋁層的襯底設(shè)置在等離子體處理系統(tǒng)中，由包括HBr以及具有化學(xué)式CxHyRz(其中R是鹵族元素，X和y大于或等于一，z大于或等于零)的添加氣體的處理成分形成第一等離子體，并將襯底暴露于第一等離子體以蝕刻含鋁層。該方法還包括由包括HBr的處理成分形成第二等離子體，并將襯底暴露于第二等離子體以蝕刻含鋁層。根據(jù)另一實施例，描述用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法。該方法包括將其上形成有含鋁層的襯底設(shè)置在等離子體處理系統(tǒng)中，由包含鹵族元素的處理成分形成等離子體,通過將射頻(RF)功率耦合到其上放置有襯底的襯底保持件來將電偏壓施加到襯底，并將襯底暴露于等離子體以蝕刻含鋁層。該方法附加地包括通過調(diào)節(jié)用于電偏壓的RF功率水平來實現(xiàn)在含鋁層和形成于襯底上的包含Si與O的層之間的目標(biāo)蝕刻選擇性。附圖說明在附圖中圖1A至圖1C示出用于在襯底上制備器件結(jié)構(gòu)的各種方法的示意性圖示；圖2提供示出根據(jù)實施例的用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法的流程圖；圖3A至圖3C示出根據(jù)其他實施例的用于蝕刻襯底上的含金屬層的過程的示意性圖示；圖4提供示出根據(jù)另一實施例的用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法的流程圖；圖5示出根據(jù)實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖6示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖7示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖8示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖9示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖10示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖11示出根據(jù)另一實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意性圖示；圖12示出根據(jù)一個實施例的等離子體源的橫截面圖；圖13A和圖13B示出根據(jù)另一實施例的等離子體源的橫截面圖和仰視圖；和圖14示出根據(jù)另一實施例的等離子體源的橫截面圖。具體實施例方式在下列描述中，為進(jìn)行說明而不是加以限制，闡述具體細(xì)節(jié)，例如處理系統(tǒng)的特定·幾何形狀、對各種組件及其中使用的處理的描述。但是，應(yīng)當(dāng)理解可以在脫離這些特定細(xì)節(jié)的其他實施例中實現(xiàn)本專利技術(shù)。類似地，為進(jìn)行說明，闡述特定數(shù)值、材料和構(gòu)造以提供對本專利技術(shù)的透徹理解。盡管如此，可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實施本專利技術(shù)。此外，應(yīng)當(dāng)理解附圖中所示的各種實施例是示例性圖示而不需要按比例繪制。以最有助于理解本專利技術(shù)的方式將各種操作描述為依次的多個離散操作。但是，描述的順序不應(yīng)被理解為暗指這些操作必須依賴順序。具體地，不需要以描述的順序來執(zhí)行這些操作。可以按照與描述的實施例不同的順序來執(zhí)行描述的操作。可以執(zhí)行各種附加操作和/或在附加實施例中可以省略描述的操作。本文使用的“襯底” 一般地表示根據(jù)本專利技術(shù)進(jìn)行處理的對象。襯底可以包括器件(特別是半導(dǎo)體或其他電子器件)的任意材料部分或結(jié)構(gòu)，并且例如襯底可以是基體襯底結(jié)構(gòu)(例如半導(dǎo)體晶片)、或者在基體襯底結(jié)構(gòu)上或覆蓋在基體襯底結(jié)構(gòu)上面的層(例如薄膜)。因此，襯底不限于任意經(jīng)圖案化或未經(jīng)圖案化的特定基體結(jié)構(gòu)、下層或上覆層，相反，襯底可包括任意這樣的層或基體結(jié)構(gòu)、以及層和/或基體結(jié)構(gòu)的任意組合。下面的描述會參照特定類型的襯底，但是這僅是為了說明而不是加以限制。如上所述在半導(dǎo)體制造中，金屬蝕刻持續(xù)對制程集成提出難以應(yīng)對的挑戰(zhàn)。例如，圖1A提供第一含金屬層圖案化方案的形象圖示。這里，通過對包括含金屬層(150AU50B、150C)的器件堆疊進(jìn)行圖案化而在襯底110上形成多個器件結(jié)構(gòu)100。含金屬層(150A、150B、150C)可以包括金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬娃酸鹽。相應(yīng)地,需要在實現(xiàn)可接受的輪廓控制、以及襯底上的含金屬層和其他材料之間的蝕刻選擇性的同時對含金屬層(150A、150B、150C)進(jìn)行圖案蝕刻。作為另一示例，圖1B提供第二含金屬層圖案化方案的形象圖示。這里，通過制備電介質(zhì)層114 (例如氮化娃層或氧化娃層)并利用含金屬層(151A、151B、151C)填充形成于電介質(zhì)層114中的圖案，來在襯底110上形成多個器件結(jié)構(gòu)101。含金屬層(151AU51B、151C)可以包括金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬氮化物或金屬娃酸鹽。相應(yīng)地，需要在實現(xiàn)襯底上的含金屬層和其他材料之間的可接受的蝕刻選擇性的同時來回蝕(etch back)含金屬層(151A、151B、151C)。在這兩種情況下，重要的是打破在含金屬層的暴露表面上形成的任意金屬氧化物并且可控制地蝕刻含金屬層。例如，在后一情況中，重要的是打破在含金屬層(151AU51B、151C)的暴露表面上形成的任意金屬氧化物并且可控制地將含金屬層(151A、151B、151C)蝕刻到范圍高達(dá)約300埃的蝕刻深度(例如，高達(dá)約200埃，或者范圍從約50埃到約200埃)。此外，重要的是在對電介質(zhì)層114具有選擇性的情況下蝕刻含金屬層(151AU51B、151C)。此外，重要的是沿著襯底110均勻地蝕刻含金屬層(151A、151B、151C)。如圖1C所示，通過利用含金屬層(152A、152B、152C)來填充形成于電介質(zhì)層114中的圖案來形成多個器件結(jié)構(gòu)102。在蝕刻含金屬層(152A、152B、152C)期間，含金屬層(152A、152B、152C)的暴露金屬表面(155A、155B、155C)逐漸向下發(fā)展，因此在含金屬層(152A、152B、152C)中形成凹處。但是，由于在蝕刻含金屬層(152A、152B、152C)期間作為消耗電介質(zhì)層114的副產(chǎn)物而從暴露的電介質(zhì)表面115釋放出氧,暴露的金屬表面(155A、155B、155C)的發(fā)展非均勻地進(jìn)行。氧從暴露的電介質(zhì)表面115到各種暴露的金屬表面(155AU55BU55C)的擴(kuò)散路徑(116A、116B、116C)中的差異引起這些暴露的金屬表面的氧化率的變化，因此建立含金屬層(152A、152B、152C)的蝕刻的圖案依賴性。因此，根據(jù)實施例，圖2示出蝕刻襯底上的含金屬層的方法。如圖2所示，該方法包括流程圖200，流程圖200在210中開始于將上面形成有含金屬層的襯底設(shè)置在等離子 體處理系統(tǒng)中。含金屬層可以包括金屬、金屬合金、金屬氮化物、或金屬氧化物、及其組合。此外，含金屬層可以包括含鋁層，例如鋁、鋁合金、或氧化鋁(AlOx)、或其組合。例如，含金屬層可以包括具有氧化招表面層的主體招層(bulk aluminum layer)。此外,例如,含金屬層可以被用于半導(dǎo)體器件中。此外，例如，含金屬層可以集成在圖1A和圖1B所示的器件結(jié)構(gòu)(例如本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于蝕刻襯底上的含金屬層的方法，其包括：將其上形成有含鋁層的襯底設(shè)置在等離子體處理系統(tǒng)中；由包含鹵族元素的處理成分形成等離子體；將所述襯底暴露于所述等離子體以蝕刻所述含鋁層；和將所述襯底暴露于含氧環(huán)境以氧化所述含鋁層的表面并控制所述含鋁層的蝕刻速率。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：大澤佑介，大竹浩人，鈴木銳二，考希克·艾潤·庫瑪，安德魯·W·梅斯，
申請(專利權(quán))人：東京毅力科創(chuàng)株式會社，
類型：發(fā)明
國別省市：