本发明专利技术提供了用于蚀刻布置在基板上的金属材料层以便横贯所述基板形成具有特征所需轮廓和均匀临界尺寸（ＣＤ）的特征的方法。在一个实施例中，一种用于蚀刻布置在基板上的材料层的方法包括在蚀刻反应器中提供在基板上布置有金属层的基板，将至少包含含氯气体和钝化气体的气体混合物流入到所述反应器中，所述钝化气体包括氮气和不饱和烃气体，其中所述氮气和所述不饱和烃气体具有在大约１∶３和大约２０∶１之间的气体流速比，以及使用从所述气体混合物形成的等离子体来蚀刻所述金属层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例一般涉及半导体处理技术，尤其涉及用于以所需轮廓和临界尺寸(CD)在互连结构中蚀刻材料层中的特征的方法。
技术介绍
对于半导体器件的下一代超大规模集成(VLSI)和巨大规模集成(ULSI)， 可靠地制备亚半微米及更小特征是关键技术之一。然而，由于推动了电路技术 的限制，VLSI和ULSI技术中互连的縮减尺寸在处理能力上寄予了额外要求。 对于VLSI和ULSI实现和提高单独基板与裸片的电路密度及质量的持续努力 来说，栅极图案的可靠形成很重要。由于特征尺寸已经变得更小而特征的高宽比变得更高，需要将材料蚀刻成 具有更好轮廓控制和均匀性管理的特征的蚀刻工艺。在蚀刻期间，通常将至少 包括含卤素气体的气体混合物用于提供蚀刻布置在基板上的材料的主动反应 蚀刻剂。通过布置在蚀刻室中的朝向基板上的表面气体分布板将含卤素气体供 应到处理室中。然而，在蚀刻期间，气体混合物可能不能横贯基板表面均匀地 分布，由此导致基板的中心和边缘部分之间的蚀刻轮廓不均匀性。附图说明图1示出通 过常规蚀刻技术从基板中心的点A到基板边缘的点B蚀刻的基板上形成的特 征的临界尺寸(CD)图。由于由等离子体产生的反应蚀刻剂可能不能横贯基 板表面均匀地分布，在基板的中心部分A和边缘部分B中导致的蚀刻行为是 不同，如箭头102所示，由此导致已蚀刻特征的CD变化和实际尺寸从其目标 尺寸的偏移。特征的不均匀CD轮廓可能导致不期望缺陷，并且还有害影响后 续处理步骤，最终退化或损害成品集成电路结构的性能。因此，需要一种以优良的CD均匀性控制在基板上蚀刻特征的方法
技术实现思路
本专利技术的多个实施例关于用于蚀刻布置在基板上的金属层以便横贯基板 形成具有特征所需轮廓和均匀临界尺寸(CD)的特征的方法。在一个实施例 中， 一种用于蚀刻布置在基板上的金属层的方法包括在蚀刻反应器中提供在基 板上布置有金属层的基板，使至少包含含氯气体和钝化气体的气体混合物流入 到所述反应器中，以及使用由所述气体混合物形成的等离子体来蚀刻所述金属 层。钝化气体包括氮气和不饱和烃气体，其中氮气与不饱和烃气体具有在大约1:3和大约20:1之间的气体流速比。在另一个实施例中，一种用于蚀刻布置在基板上的金属层以便形成互连结 构的方法包括在蚀刻反应器中提供具有适于布置在基板上的互连结构的铝层 的基板，将包含BCl3、 Cl2和钝化气体的气体混合物流入到所述反应器中，以 及使用由所述气体混合物形成的等离子体通过图案化掩模层来蚀刻所述铝层。 钝化气体包括氮气和不饱和烃气体，其中氮气与不饱和烃气体具有在大约1:3 和大约20:1之间的气体流速比。在另一个实施例中，一种用于蚀刻布置在基板上的金属层以便形成互连结 构的方法包括在蚀刻反应器中提供具有在布置在基板上的(适于互连结构的)铝层上的图案化掩模层的基板，将包含BCl3、 Cl2和钝化气体的气体混合物流入到所述反应器中，以及使用由所述气体混合物形成的等离子体通过图案化掩模层来蚀刻所述铝层。钝化气体包括N2气体和C2H4气体，其中N2气体与C2H4气体的气体流速比在大约1: 3和大约20: 1之间，并且其中以在大约25:75 和大约35:65之间的C2H4气体与稀释气体的分子比将所述(32^气体连同稀释 气体供应到所述蚀刻反应器中。附图的简要描述为了可以详细理解本专利技术的上述特征的方式，参考附图中示出的实施例给 出在上面概述的本专利技术的更加明确的描述。图l示出由常规技术蚀刻的横贯基板形成的特征的临界尺寸(CD)图； 图2是根据本专利技术的一个实施例使用的等离子体反应器的示意横截面图； 图3是根据本专利技术的一个实施例的蚀刻工艺的一个实施例的流程图； 图4A-4B是布置在基板上的互连结构的一个实施例的截面图；以及图5示出通过根据本专利技术的一个实施例的蚀刻工艺蚀刻的横贯基板形成的特征的临界尺寸(CD)图。为了便于理解，已经尽可能地使用相同参考数字来指代附图中共有的相同 元件。预计可以将一个实施例的元件和特征有利地合并到其它实施例，而不需 要额外叙述。然而，需要指出的是，附图仅示出本专利技术的示例性实施例，由于本专利技术可 以允许其它等效实施例，因此不能认为附图限制了本专利技术的范围。具体实施例方式本专利技术的实施例包括用于使用至少包括含氯气体和钝化气体的气体混合 物来等离子体蚀刻布置在基板上的金属层的方法，其中钝化气体至少包括氮气 和不饱和烃气体。所述气体混合物以在维持横贯基板形成的特征的均匀临界尺寸(CD)的同时保持特征的轮廓及尺寸的方式蚀刻金属层。图2示出适于执行根据本专利技术的金属层蚀刻的等离子体源蚀刻反应器202 的一个实施例的示意横截面图。适于实施本专利技术的示例性蚀刻反应器是全部可 从加利福尼亚州Santa Clara市的Applied Materials. Inc (应用材料有限公司) 获得的分Decoupled Plasma Source (DPS,去耦等离子体源)、DPS-II、 DPS-II AdvantEdge HT、 DPS Plus、或DPS DT、 HART、 HART TS蚀刻反应器。预计 可以在其它蚀刻反应器中执行这里描述的金属层蚀刻工艺，包括来自其它制造 商的反应器。在一个实施例中，反应器202包括处理室210。处理室210是通过节流阀 227耦合到真空泵236的高真空容器。处理室210包括导电室壁230。使用位 于壁230中和/或其周围的含流体管道(未示出)来控制室壁230的温度。室 壁230连接到电接地234。衬垫231被布置在室210中用于覆盖壁230的内表 面。衬垫231有助于室210的原位自清洁能力，以便可以容易地去除沉积在衬 垫231上的副产品和残渣。处理室210还包括支撑底座216和喷头232。支撑底座216以分隔关系布 置在喷头232的下面。支撑底座216可以包括用于在处理期间保持基板200 的静电卡盘226。由DC电源220来控制提供给静电卡盘226的电力。通过匹配网络224支撑底座216耦合到射频(RF)偏置电源222。偏置电 源222 —般能够产生大约O到3000瓦的偏置功率。可选地，偏置电源222可以是DC或脉冲DC源。至少部分地通过调节支撑底座216的温度来控制支撑在支撑底座216上的 基板200的温度。在一个实施例中，支撑底座216包括在其中形成的用于流通 冷却剂的通道。另外，从气体源248提供的诸如氦(He)气的背面气体，适 于提供到在基板200的背面与静电卡盘226表面中形成的凹槽(未示出)之间 布置的通道中。背面He气在底座216与基板200之间提供有效热传递。静电 卡盘226还可以包括在卡盘体内的用于在处理期间加热卡盘226的电阻加热器 (未示出)。喷头232被安装到处理室210的顶盖213。气体面板238流体耦合到在喷 头232与顶盖213之间限定的充气室(未示出)。喷头232包括允许提供到充 气室的气体从气体面板238进入处理室210的多个孔。通过阻抗变压器219 (例如，四分之一波长匹配短截线)喷头232和/或临 近其放置的上电极228耦合到RF源功率218。 RF源功率218 —般能够产生大 约0到5000瓦的源功率。在基板处理期间，使用气体面板238和节流阀227来控制室210内部体积 的气体压力。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于蚀刻布置在基板上的金属层以便形成互连结构的方法，包括： 在蚀刻反应器中提供在基板上布置有金属层的基板； 将至少包含含氯气体和钝化气体的气体混合物流入到所述反应器中，所述钝化气体包括氮气和不饱和烃气体，其中所述氮气和所述不 饱和烃气体具有在大约１∶３和大约２０∶１之间的气体流速比；以及 使用由所述气体混合物形成的等离子体来蚀刻所述金属层。
【技术特征摘要】
US 2007-11-28 11/946,5621. 一种用于蚀刻布置在基板上的金属层以便形成互连结构的方法，包括在蚀刻反应器中提供在基板上布置有金属层的基板；将至少包含含氯气体和钝化气体的气体混合物流入到所述反应器中，所述钝化气体包括氮气和不饱和烃气体，其中所述氮气和所述不饱和烃气体具有在大约1:3和大约20:1之间的气体流速比；以及使用由所述气体混合物形成的等离子体来蚀刻所述金属层。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻还包括 通过由图案化掩模层限定的开口来蚀刻所述金属层。3. 如权利要求2所述的方法，其中所述掩模层是氧化硅、氮化硅、氮氧 化硅SiON、非晶硅a-Si、碳化硅和非晶碳a-碳中的至少一种。4. 如权利要求1所述的方法，其中所述金属层是含铝层。5. 如权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物的所述流入还包括 将Cl2气体以在大约10 sccm和大约800 sccm之间的速率流入；以及 将BC13气体以在大约20 sccm和大约400 sccm之间的速率流入。6. 如权利要求l所述的方法，其中所述含氮气体是N2而所述不饱和烃气 体是C2H4。7. 如权利要求1所述的方法，其中将所述不饱和烃气体连同稀释气体供 应到所述蚀刻反应器。8. 如权利要求7所述的方法，其中所述稀释气体是He。9. 如权利要求7所述的方法，其中以在大约25:75和大约35:65之间的不 饱和烃气体与稀释气体的分子比将所述不饱和烃气体和所述稀释气体供应到 所述蚀刻反应器中。10. 如权利要求9所述的方法，其还包括将所述蚀刻反应器的压力维持在大约5 mTorr和大约200 mTorr之间。11. 如权利要求10所述的方法，其中在所述稀释气体中所述不饱和烃气 体的分子比乘以所述反应器压力得到的值大于大约1.25。12. 如权利要求7所述的方法，其中以基本等于所述含氯气体流速的流速供应所述稀释气体。13. 如权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物的所述流入还包括将所述氮气以在大约1 sccm和大约500 sccm之间的速率流入；以及 间所...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁国文，李昌宪，蒂哈廷苏，
申请(专利权)人：应用材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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