使用非晶硅碳罩幕蚀刻铝层的方法技术

一种蚀刻铝层的方法，其包括形成一α－碳罩幕（例如是无机非晶硅碳罩幕）。之后利用－碳罩幕并以等离子体蚀刻铝层。再以等离子体剥除α－碳罩幕。在一实施例中，此方法是在一单一程序平台上进行，其为一种对于铝蚀刻的合并方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种于半导体基底上制造组件的方法，且特别是有关于一种于半导体基底制程系统中执行蚀刻制程的方法。
技术介绍
在公知技术中，铝(Al)是经常被选择用来作为后段线路金属制程(BEOL)的材料。而传统用来蚀刻铝的方法是采用光阻罩幕来定义个别的结构，其例如是导线。利用一蚀刻制程以选择性的移除未被光阻罩幕保护的铝层部分，而保留下来的膜层被保护的部分即形成该结构。随着组件缩小化的发展，光阻罩幕的厚度也必须随着减低以满足用来图案化光阻罩幕的光学微影制程的要求。铝的蚀刻化学物质典型的是以氯气(Cl2)为主，但公知已知此种蚀刻气体具有低选择性，其例如是，铝对光阻的选择性约为3∶1。如此低的选择性势必需使用约5000埃或更高厚度的光阻罩幕。太薄的光阻罩幕在整个蚀刻制程中将无法提供其底下铝层足够的保护，因而无法提供精确的铝层图案化。在此同时，随着高密度电路的集成电路组件的发展，内联机导线的厚度也倾向增加以补偿导线宽度的缩小。如此一来，光阻罩幕将变成集成电路组件制程中的一限制因素。在使用光阻罩幕蚀刻铝的过程中，含氯的高分子残留物会形成在被蚀刻结构的侧壁，而使得氯与光阻之间产生反应。若是暴露在水气中，此残留物可能会导致铝腐蚀。于铝层中会产生腐蚀是因为水蒸气(H2O)会与蚀刻气体、光阻以及蚀刻制程的副产物中的氯成分反应生成氯化氢(HCl)，因而导致铝腐蚀。另一种使用光阻罩幕的方法是使用一硬罩幕。硬罩幕的材质与光阻罩幕的材质不同，其材质例如是二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)及类似物。若使用硬罩幕，则需要进行额外的多步骤制程，其包括先形成第一补增的光阻罩幕以定义铝层上的硬罩幕，以及形成一第二补增的光阻罩幕以帮助于铝蚀刻制程之后硬罩幕的剥除。再者，留下来的介电材质硬罩幕的剥除后痕迹，可会在后续金属化步骤的程序中造成污染。因此，一种于集成电路组件的制造过程中蚀刻铝层的方法是有需要的。
技术实现思路
本专利技术提出一种蚀刻形成在半导体基底上的铝层的方法，此方法包括形成一α-碳罩幕(例如是无机非晶硅碳罩幕)以定义出一结构，其例如是一铝层中的导线或是类似结构。之后利用α-碳罩幕以蚀刻铝层。当该结构形成时，再移除α-碳罩幕。在一实施例中，此方法是在一单一程序平台上进行，其为一种对于蚀刻铝的合并方式。以下配合所附图式以详细说明本专利技术。附图说明图1是依据本专利技术所绘示的蚀刻铝层的流程图。图2A至图2J依序依据图1的方法所绘示的图式，其为一基底上形成有一导线的剖面图。图3是绘示用于执行图1的方法的一种等离子体制程设备的示意图。图4是绘示用于执行本专利技术的方法的制程平台的平面示意图。标示说明200晶圆 202介电层204铝层 206α-碳层207顶盖层 208光阻层210堆栈层 212光阻罩幕214α-碳罩幕216导线220、221、222、224区域 300反应器310制程反应腔室 312天线314半导体晶圆 316支撑座318等离子体电源 320顶板 322偏压电源 324、319相配网络330导电体(墙)326入口327节流阀334接地336真空泵338气体控制盘340控制器342内存344中央处理单元(CPU) 346支持电路348气体源349气体传导物350气体混合物355等离子体400制程平台 402大气平台404次大气平台405、409、407、411可密封门406、408加载单元 410、430转移腔室412、432基底操作装置 417光阻剥除腔室420基底输入/输出模块 422、424FOUP421可密封出入门 423轨道450基底湿式清洁模块 452完整微粒监视器454关键尺寸量测工具 456、458、460、462制程腔室470系统计算机具体实施方式本专利技术是有关于一种蚀刻半导体基底例如是硅晶圆上的铝层的方法。此方法包括在铝层上形成一层α-碳罩幕(也就是无机非晶型碳罩幕)，以定义出一结构(例如是导线等)，接着，以α-碳罩幕为蚀刻罩幕，等离子体蚀刻铝层，以形成导线，之后，再以等离子体剥除制程移除α-碳罩幕。一般而言，本专利技术可应用于形成宽度为100至180nm的导线。图1依据本专利技术所绘示的蚀刻铝层的方法，其表示成方法100。方法100包括在制造导线时对铝层所进行的步骤。图2A至图2J依序依据图1的方法所绘示的图式，其为一基底上形成有一导线的剖面图。图2A-2J的剖面图，有关于形成导线的各个步骤。公知的一些次要步骤，如微影步骤(光组的曝光和显影步骤等)，则未绘示于图1和图2A-2J之中。图2A-2J并未依照尺寸绘示，而是加以放大，以使之更为清楚。请参照图1与2A，方法100始于步骤101。步骤102在晶圆200上形成一层堆栈层210，其中晶圆200例如是硅晶圆。堆栈层210包括一层铝层204与一层介电层202。铝层204的厚度通常在2500至8000埃之间，在一实施例中，铝层204的厚度为3500埃左右。介电层202的材质例如是二氧化硅(SiO2)，其厚度约为1000埃。介电层202亦可以是其它的材质，其材质包括掺杂碳的氧化硅、有机聚合物、二氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)等。在一实施例中，介电层202亦可包括一阻障层(未绘示)，例如是氮化钛(TiN)层。在另一实施例中，亦可以在铝层上204沉积其它相似的阻障层(未绘示)。介电层202和铝层204的形成方法可以采用真空沉积技术，例如是物理气相沉积法(PVD)、化学气相沉积法(CVD)、等离子体增强型化学气相沉积法(PECVD)、蒸镀法等。堆栈层210是以方法100所制造的集成电路组件的绕线层(wiringlayer)。晶圆200可更包括至少另一层绕线层(未绘示)，以作为堆栈薄膜210下方的绕线层，以及另一层形成在堆栈薄膜210和其下方的绕线层之间的中间薄膜或中间层。请参照图1与2B，步骤104在铝层204上形成一层α-碳层206。α-碳是一种高温无机碳材料，公知通常为非晶型碳。通常，所形成的α-碳层206的厚度在500至3000埃之间，其形成的方法例如是PECVD法。在本专利技术的另一实施例与应用例中，α-碳层2 06的厚度可在200至5000之间。再者，α-碳层206可以氮(N2)掺杂之。进行此种掺杂可以增加α-碳材质对于堆栈层210的材质的蚀刻选择性。在一实施例中，α-碳层206的厚度约为1500埃。α-碳层的沉积方法如美国专利申请号第09/590,322号所述，该专利系于2000年7月8日提出申请(代理人档号4227)，在此并入参考。请参照图1与2C，步骤105在α-碳层206上形成一层氮氧化硅(SiON)顶盖层207，其形成的方法例如是化学气相沉积法。通常，顶盖层207的厚度可调整在100至350埃之间。随着结构尺寸的缩小，由于微影制程中光学本身的限制，例如是光线的反射，图案转移不精确的情况将随之增加。一般而言，顶盖层207作为抗反射层(ARC)，其可控制光阻图案化时(参考以下的步骤108所述者)的反射情形。在形成α-碳层206和顶盖层207时，可采用美国加州Santa Clara的应用材料公司的商品”先进图案化薄膜”(Advanced Patterning FilmTM，AFP)，其可将α-碳层206和顶盖层207组成可调式组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在铝层中蚀刻出结构的方法，该铝层形成在一半导体基底上，包括：（ａ）在该铝层上形成一图案化α－碳罩幕，该罩幕通过形成该铝层被保护的部分以及该铝层未被保护的部分以定义出该结构；（ｂ）利用等离子体蚀刻该铝层未被保护的部分；以及 （ｃ）剥除该α－碳罩幕。

【技术特征摘要】
US 2003-5-14 10/438,6381.一种在铝层中蚀刻出结构的方法，该铝层形成在一半导体基底上，包括(a)在该铝层上形成一图案化α-碳罩幕，该罩幕通过形成该铝层被保护的部分以及该铝层未被保护的部分以定义出该结构；(b)利用等离子体蚀刻该铝层未被保护的部分；以及(c)剥除该α-碳罩幕。2.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，该α-碳罩幕的厚度是介于200埃至5000埃之间。3.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，该α-碳罩幕更包括一氮氧化硅(SiON)顶盖层，其厚度是介于100埃至350埃之间。4.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(a)还包括(a1)形成一光阻罩幕，以暴露出部分的一α-碳层；(a2)利用一包括O2的等离子体蚀刻该α-碳层被暴露出的部分，以形成该图案化的α-碳罩幕；以及(a3)移除该光阻罩幕。5.如权利要求4所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(a1)还包括利用一包括有氯气(Cl2)的氧气(O2)气体修整该光阻罩幕。6.如权利要求4所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(a2)以及(a3)同时进行。7.如权利要求4所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(a2)以及(a3)还包括提供O2以及至少Cl2、N2、CHF3、CF4、C2H4以及HCl其中之一。8.如权利要求7所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(a2)以及(a3)还包括提供O2以及Cl2，且O2∶Cl2流量比介于1∶20至20∶1之间。9.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(b)还包括提供Cl2以及BCl3，且Cl2∶BCl3流量比介于1∶6至10∶1之间；提供CHF3，且其流量介于0至20sccm之间；保持反应器压力于4至40mTorr之间；于0.05至13.56MHz之间施予400至1500W的等离子体电源；于0.05至13.56MHz之间施予50至300W的基底偏压电源；以及保持基底温度于摄氏0至50度。10.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在于，步骤(c)还包括提供O2以及Ar，且O2∶Ar流量比介于1∶40至1∶1之间。11.如权利要求1所述的在铝层中蚀刻出结构的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞颖，颜春，欧伟凡，
申请(专利权)人：应用材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]