使用钛硬掩模刻蚀金金属层的方法和装置制造方法及图纸

公开了在等离子体处理室中刻蚀金金属化层的发明专利技术方法。该方法包括向等离子体处理室中引入具有金层和上覆钛硬掩模层的衬底。首先利用常规刻蚀技术刻蚀硬掩模。然后在处理室中用氧化气体和刻蚀气体形成等离子体。刻蚀气体优选是含有盐酸的气体，该气体可含有含氯气体。此外，可提供Ｎ＃－［２］。然后利用等离子体通过钛硬掩模刻蚀金层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及半导体处理，特别涉及刻蚀IC层叠中的金层的方法。
技术介绍
在半导体IC制造中，如部件晶体管之类的器件形成在通常由硅制成的半导体晶片或衬底上。然后采用从设置在衬底上的金属化层刻蚀的金属互连线来将器件耦合在一起，形成所希望的电路。通常，金属化层是由铝或铝合金制成，但是正在增加使用其它金属如铜和金。为了便于讨论，附图说明图1A示出了现有技术集成电路结构100的截面图，表示在制造具有金层的传统半导体IC期间形成的层。衬底102形成用于集成电路结构100的基板。所示金层104形成在衬底102的表面上。硬掩模层106(通常为氧化物层)设置在金层104上，并且上覆光刻胶层108形成在硬掩模层106上。光刻胶层108表示可以利用构图标线和将光(即紫外光)传输到光刻胶层108的表面上的步进器(stepper)而构图的常规抗蚀剂材料层。对于本领域技术人员来说很容易识别集成电路结构100的层，并且可利用任何公知淀积工艺形成这些层，所述公知淀积工艺包括化学汽相淀积(CVD)、等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)和物理汽相淀积(PVD)如溅射。为刻蚀硬掩模层，用适合的光刻技术构图光刻胶层108，接着刻蚀暴露的硬掩模层。图1B示出了在刻蚀氧化物硬掩模层106以形成用于下金层104的硬掩模之后的现有技术集成电路结构100的截面图。通常，已经利用Cl2化学物质在约200℃的升高温度下刻蚀金层。在这种高温下，由于金对氧化物的相对高的刻蚀速度比和对有机光刻胶的低选择性而必须采用氧化物硬掩模。图1C示出了在利用Cl2化学物质在约200℃的升高温度下刻蚀金层之后的现有技术集成电路结构100的截面图。升高温度的Cl2刻蚀提供合理的刻蚀速度，然而，外形控制(profile control)被严重限制并且必须使用特殊高温反应器结构。由于设备设计和工艺产量，经常使用低温刻蚀工艺以刻蚀金属化层。然而，使用氧化物硬掩模的在较低温度下的金刻蚀工艺不太有效。因此，通常采用钛硬掩模层以便在约70℃的低温下刻蚀金属化层。图2A示出了现有技术集成电路结构200的截面图，表示在刻蚀钛硬掩模层202之后，在低温制造具有金层的典型半导体IC期间形成的层。集成电路结构200包括衬底202、形成在衬底202表面上的金层204、设置在金层204上的钛硬掩模层206、和形成在钛硬掩模层206上的上覆光刻胶掩模208。如上所述，利用光刻胶掩模208构图钛硬掩模层206。然而，在低温下，常规Cl2化学物质中的氯在它刻蚀金层的同时腐蚀钛硬掩模，结果导致金层204和钛硬掩模层206之间的选择性很差。这样，在金层等离子体刻蚀工艺完成之前，钛硬掩模被刻蚀掉，结果导致在等离子体刻蚀之后金层204被破坏，如图2B所示。鉴于上述原因，需要利用钛硬掩模刻蚀金层的改进的方法和装置。此外，还需要允许在常规或接近常规低电极温度下刻蚀金层的方法和装置。专利技术概述本专利技术为满足这些需要，提供能在常规或接近常规电极温度下使用的金刻蚀化学物质和提供相对于钛硬掩模的大大提高的掩模选择性。在一个实施例中，提供一种通过硬掩模中的孔各向异性刻蚀金层的方法。在准备金刻蚀时将衬底引入处理室中。衬底包括金层、形成在金层上的含有钛的硬掩模层和设置在硬掩模层上的上覆光刻胶掩模。然后通过光刻胶掩模刻蚀硬掩模层，以便形成用于下金层的硬掩模。最后，在处理室中通过氧化气体和刻蚀气体产生等离子体。刻蚀气体优选是含盐酸的气体，可含有含氯气体。此外，也可提供N2。然后利用等离子体通过硬掩模刻蚀金层。在另一实施例中，提供用于刻蚀金层的系统。该金层刻蚀系统包括接收具有金层和含钛的上覆硬掩模的衬底的处理室。金层刻蚀系统还包括将氧化气体和刻蚀气体源连接到处理室的气体输入装置。刻蚀气体优选是含盐酸的气体，可含有含氯气体。此外，也可提供N2。该系统还包括设置在处理室内的一对电极和耦合到该电极对的RF发生器，以便用氧化气体和通过硬掩模刻蚀金层暴露部分的刻蚀气体来形成等离子体。在本专利技术的又一实施例中，公开了一种具有在等离子体处理室中形成的金层的集成电路。在本例中，后来形成集成电路的衬底被引入处理室中。衬底包括下金层、含钛的硬掩模层和形成在硬掩模层上的上覆光刻胶掩模。然后通过光刻胶掩模刻蚀硬掩模层以形成硬掩模。接着，在处理室内通过氧化气体和刻蚀气体产生等离子体。刻蚀气体优选是含盐酸的气体，可含有含氯气体。此外，也可提供N2。然后利用等离子体通过硬掩模刻蚀金层。最后，进一步处理衬底以形成集成电路。有利地，本专利技术的改进的钛硬掩模选择性允许在常规或接近常规低温下刻蚀金层，这样避免了对特殊高温反应器结构的需要。通过阅读下列说明和对附图中各图的学习，对于本领域技术人员来说本专利技术的这些和其它优点很明显。附图的简要说明通过下列结合附图的说明将更好地理解本专利技术及其优点，其中图1A是表示在等离子体刻蚀之前包括氧化物硬掩模层的现有技术集成电路结构的截面图；图1B是表示在刻蚀氧化物硬掩模层之后的现有技术集成电路结构的截面图； 图1C是表示在高等离子体温度下利用Cl2刻蚀金层之后的现有技术集成电路结构的截面图；图2A是表示在等离子体刻蚀之前包括钛硬掩模层的现有技术集成电路结构的截面图；图2B是表示利用Cl2通过钛硬掩模层刻蚀金层之后的现有技术集成电路结构的截面图；图3A是表示根据本专利技术的优选实施例在等离子体刻蚀之前的集成电路结构的截面图；图3B是表示根据本专利技术的优选实施例在刻蚀硬掩模层之后的集成电路结构的截面图；图3C是表示根据本专利技术的优选实施例在刻蚀金层之后的集成电路结构的截面图；图4是表示根据本专利技术的一个实施例刻蚀金层的方法的流程图；图5是表示根据本专利技术的另一实施例利用含HCl的刻蚀气体刻蚀金层的方法的流程图；图6是表示根据本专利技术的又一实施例利用含HCl/Cl2的刻蚀气体刻蚀金层的方法的流程图；和图7是表示根据本专利技术的一个方案的金层刻蚀系统的示意图。优选实施例的详细说明图1A-1C和2A-2B介绍的是现有技术。下面将参照图3A-3C介绍本专利技术的优选实施例。在下列说明中，为了理解整个专利技术而介绍多个特殊的细节。然而，对于本领域技术人员来说显然可以在没有某些或所有这些特殊细节的情况下实施本专利技术。另外，为了避免使本专利技术不清楚，没有介绍公知处理步骤。图3A是表示根据本专利技术的一个实施例在等离子体刻蚀之前的集成电路结构300的截面图。在集成电路结构300的底部，示出衬底302。所示金层304形成在衬底300的表面上，硬掩模层306设置在金层304上。硬掩模层306优选含有钛成分，如TiO2、TiW和TiN。然后在硬掩模层306上形成上覆光刻胶层308。如上所述，光刻胶层308代表可利用构图标线和将紫外线、电子束或X射线传输到光刻胶层308表面上的步进器而构图的常规抗蚀剂材料层。集成电路结构300的层对于本领域技术人员来说是很容易识别的，并且可利用任何公知淀积工艺形成，包括化学汽相淀积(CVD)、等离子体增强化学汽相淀积(PECVD)、和物理汽相淀积(PVD)如溅射。为刻蚀硬掩模层306，用合适的光刻技术构图光刻胶层308，接着刻蚀暴露的硬掩模层。图3B表示在刻蚀硬掩模层306以形成用于下金层304的钛硬掩模之后的集成电路结构300的截面图。本专利技术使用具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过硬掩模中的孔各向异性刻蚀金层的方法，包括： 向处理室中引入衬底，所述衬底包括金层、设置在所述金层上的含有钛的硬掩模层，和设置在所述硬掩模层上的构图光刻胶掩模； 通过所述光刻胶掩模刻蚀所述硬掩模层，由此在所述硬掩模层中产生至少一个孔，以便形成硬掩模；和 在所述处理室中产生具有来自氧化气体和刻蚀气体的成分的等离子体，其中刻蚀气体来自含盐酸的气体，由此通过所述硬掩模中的所述孔刻蚀所述金层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-30 09/345,9741.一种通过硬掩模中的孔各向异性刻蚀金层的方法，包括向处理室中引入衬底，所述衬底包括金层、设置在所述金层上的含有钛的硬掩模层，和设置在所述硬掩模层上的构图光刻胶掩模；通过所述光刻胶掩模刻蚀所述硬掩模层，由此在所述硬掩模层中产生至少一个孔，以便形成硬掩模；和在所述处理室中产生具有来自氧化气体和刻蚀气体的成分的等离子体，其中刻蚀气体来自含盐酸的气体，由此通过所述硬掩模中的所述孔刻蚀所述金层。2.根据权利要求1的方法，其特征在于刻蚀气体还包括Cl2。3.根据权利要求1的方法，其特征在于等离子体还包括N2。4.根据权利要求1的方法，其特征在于在不高于约200℃的温度下产生等离子体。5.根据权利要求1的方法，其特征在于在不高于约100℃的温度下产生等离子体。6.根据权利要求1的方法，其特征在于在不高于约70℃的温度下产生等离子体。7.根据权利要求1的方法，其特征在于硬掩模含有TiO2。8.一种金层刻蚀系统，包括用于接收衬底的处理室，衬底被提供有要刻蚀的金层和具有孔的上覆硬掩模，其中所述硬掩模含有钛；将氧化气体和刻蚀气体源连接到所述处理室的气体输入装置，所述刻蚀气体来自含盐酸的气体；设置在所述处理室内的至少一个电极；和耦合到所述至少一个电极上的RF发生器，由此用所述氧化气体和通过所述硬掩模刻蚀所述金层的暴露部分的所述刻蚀气体来形成等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：格拉蒂斯索万娄，戴维W梅腾，格利高里杰姆斯戈尔登斯普林，
申请(专利权)人：拉姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]