專利名稱：鋁布線制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及鋁布線制作方法。
背景技術(shù)：
金屬鋁由于其優(yōu)良的電學(xué)性能以及自鈍化特性 (self-passivationperformance)，而被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造工藝的金屬布線中。其中， 所述自鈍化是指鋁暴露在空氣中可以自動(dòng)生成很薄的氧化層作為保護(hù)。目前，應(yīng)用鋁布線 作為金屬連接線的工藝常包括如下步驟 參照?qǐng)Dla所示，在已形成有鋁布線層11的半導(dǎo)體襯底10上形成抗反射層12，以 及在所述抗反射層12上形成光阻層13 ; 參照?qǐng)Dlb所示，對(duì)所述光阻層13曝光，將光掩模上的布線圖形轉(zhuǎn)移至光阻層13 上，并經(jīng)過(guò)顯影后，形成光阻圖形14 ; 參照?qǐng)Dlc所示，將所述半導(dǎo)體襯底IO置于反應(yīng)室中，以所述光阻圖形14為掩模， 對(duì)所述抗反射層12和抗反射層12下的鋁布線層11進(jìn)行蝕刻，所述蝕刻通常采用反應(yīng)離子 蝕刻方法(RIE， Reactive Ion etch)，所述反應(yīng)離子蝕刻是指通過(guò)反應(yīng)室中的射頻源將反 應(yīng)氣體離子化后進(jìn)行蝕刻，所述反應(yīng)氣體常采用氯化硼(BC13)和氯氣(Cl2)的混合氣體，并 且所述蝕刻為過(guò)蝕刻，以保證蝕穿所述不應(yīng)連接的鋁線，從而最終形成鋁布線圖形。
在例如申請(qǐng)?zhí)枮?8124176的中國(guó)專利申請(qǐng)中還能發(fā)現(xiàn)更多與上述相關(guān)的信息。
然而，在對(duì)目前的鋁布線制作工藝的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，參照?qǐng)D2所示，本應(yīng)被蝕穿的鋁 布線層存在例如圓圈所示未被蝕穿的蝕刻缺陷。該蝕刻缺陷將可能影響后續(xù)工藝的進(jìn)行， 或使得形成的半導(dǎo)體器件出現(xiàn)短路，從而影響半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，現(xiàn)有鋁布線工藝中存在蝕刻缺陷，而影響半導(dǎo)體器件質(zhì) 量的問(wèn)題。 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鋁布線制作方法，包括 對(duì)鋁布線執(zhí)行第一蝕刻工藝，所述第一蝕刻工藝為反應(yīng)離子蝕刻工藝，且不施加 偏置電壓； 在所述第一蝕刻工藝后，對(duì)所述鋁布線執(zhí)行第二蝕刻工藝，形成鋁布線圖形，所述 第二蝕刻工藝為施加偏置電壓的反應(yīng)離子蝕刻工藝。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述所公開(kāi)的鋁布線制作方法具有以下優(yōu)點(diǎn)在反應(yīng)離子蝕刻 中不施加偏置電壓，使得所述鋁布線層能在第一蝕刻過(guò)程中被均勻減薄。而由于所述第一 蝕刻工藝將鋁布線層預(yù)先減薄，彌補(bǔ)了由于蝕刻形成鋁布線圖形時(shí)的蝕刻速率差異而造成 鋁布線未蝕穿的蝕刻缺陷，從而避免了由于所述蝕刻缺陷而影響最終形成的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。


圖la至圖lc是現(xiàn)有技術(shù)鋁布線工藝的一種實(shí)施例圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)鋁布線制作工藝缺陷電鏡圖； 圖3是本發(fā)明鋁布線制作方法的一種實(shí)施例圖； 圖4a至4f是圖3所示鋁布線制作實(shí)例圖； 圖5是圖3所示鋁布線制作實(shí)例的反應(yīng)離子蝕刻腔室圖； 圖6是圖3所示鋁布線制作實(shí)例中獲取第一蝕刻時(shí)間的方法； 圖7是圖3所示鋁布線制作后電鏡圖。
具體實(shí)施例方式
在對(duì)目前的蝕刻缺陷的檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，所述蝕刻缺陷存在以下兩種情況1)在對(duì)整 片晶圓上的鋁布線進(jìn)行蝕刻后，晶圓中心部分的鋁布線被正常蝕穿，而晶圓邊緣部分的相 應(yīng)鋁布線則未被正常蝕穿2)線寬較寬的鋁布線在蝕刻后被正常蝕穿，而線寬較窄的相應(yīng) 鋁布線則未被正常蝕穿。 通過(guò)對(duì)上述蝕刻缺陷的研究發(fā)現(xiàn)，所述情況的產(chǎn)生是由于采用反應(yīng)離子蝕刻的方 法對(duì)鋁布線進(jìn)行蝕刻時(shí)，晶圓中心部分的蝕刻速率要快于晶圓邊緣部分的蝕刻速率，而線 寬較寬的鋁布線的蝕刻速率也要快于線寬較窄的鋁布線的蝕刻速率。并且，由于反應(yīng)離子 蝕刻的方法具有較高的蝕刻速率，相應(yīng)的，由于蝕刻速率差異而造成的蝕刻量的差異也較 大。因而，就會(huì)出現(xiàn)晶圓中心部分的鋁布線被蝕穿后，晶圓邊緣部分的相應(yīng)鋁布線未被蝕 穿，或者線寬較寬的鋁布線被蝕穿，而線寬較窄的相應(yīng)鋁布線未被蝕穿。
鑒于此，本發(fā)明鋁布線制作方法的一種實(shí)施方式包括 對(duì)鋁布線執(zhí)行第一蝕刻工藝，所述第一蝕刻工藝為反應(yīng)離子蝕刻工藝，且不施加 偏置電壓； 在所述第一蝕刻工藝后，對(duì)所述鋁布線執(zhí)行第二蝕刻工藝，形成鋁布線圖形，所述 第二蝕刻工藝為施加偏置電壓的反應(yīng)離子蝕刻工藝。 不施加偏置電壓的反應(yīng)離子蝕刻，可使得蝕刻過(guò)程更加均勻，且蝕刻速率較低，也 就是說(shuō)，例如晶圓中心、晶圓邊緣部分的蝕刻速率將趨于一致，同樣地，線寬較寬的鋁布線 以及線寬較窄的鋁布線的蝕刻速率也將趨于一致。(對(duì)于該過(guò)程的詳細(xì)說(shuō)明將在后續(xù)的實(shí) 例中予以揭示) 從而，所述鋁布線層能在第一蝕刻過(guò)程中被均勻減薄。而由于所述第一蝕刻工藝 將鋁布線層預(yù)先減薄，彌補(bǔ)了由于蝕刻形成鋁布線圖形時(shí)的蝕刻速率差異而造成鋁布線未 蝕穿的蝕刻缺陷，從而避免了由于所述蝕刻缺陷而影響最終形成的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。
下面通過(guò)一個(gè)鋁布線制作的實(shí)例進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。以一個(gè)具有鋁布線層的半導(dǎo)體 結(jié)構(gòu)作為蝕刻對(duì)象，例如參照?qǐng)D4a所示，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括基底100，基底100上的鋁 布線層102，通常為了保持鋁布線層102與基底的良好粘接性，在基底100和鋁布線層102 之間還可以有一層粘接層IOI，所述粘接層101的材料通常可以采用例如氮化鉭。而所述基 底100可以是已制作有器件的晶圓，例如此處的基底可以是具有正硅酸乙酯(TEOS)和氮化 硅的復(fù)合層(圖未示)。 結(jié)合圖3和圖4b所示，在鋁布線制作時(shí)首先執(zhí)行步驟sl，在鋁布線層102上形成
4光阻層103。例如，可以通過(guò)在鋁布線層102上涂布光刻膠以形成光阻層103。另外，為了 防止光刻膠與鋁布線層102黏附力不夠而脫膠，也可在涂膠前，先在鋁布線層102表面形成 黏附層(圖未示)，繼而在黏附層上涂布光刻膠。所述黏附層的材料通常可以采用例如氮化 鈦(TiN)。 結(jié)合圖3和圖4c所示，執(zhí)行步驟s2，對(duì)所述光阻層104曝光顯影形成光阻圖形 104。其具體過(guò)程包括對(duì)所述光阻層104曝光，將光掩模上的布線圖形轉(zhuǎn)移至光阻層103 上，并經(jīng)過(guò)顯影后，形成光阻圖形104。 結(jié)合圖3和圖4d所示，執(zhí)行步驟s3，以所述光阻圖形104為掩模，對(duì)所述鋁布線 層102執(zhí)行第一蝕刻。所述第一蝕刻采用的方法為反應(yīng)離子蝕刻，且在蝕刻過(guò)程中不施加 偏置電壓。為使得說(shuō)明更加清楚，對(duì)于反應(yīng)離子蝕刻作簡(jiǎn)要說(shuō)明 圖5所示為一個(gè)用于進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻的腔室200的簡(jiǎn)單示意圖。所述腔室200 包括用于使得輸入的反應(yīng)氣體成為等離子體的射頻功率源201以及偏置電極202。在低壓 下，當(dāng)反應(yīng)氣體通入腔室200后，在射頻功率源201的激發(fā)下，產(chǎn)生電離并形成等離子體，等 離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子 外，還能吸收能量并形成大量的活性基團(tuán)。而所述活性基團(tuán)將和被刻蝕物質(zhì)表面形成化學(xué) 反應(yīng)，反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，并被真空系統(tǒng)抽出腔室200。晶圓203是被置于面 積較小的偏置電極202上，當(dāng)偏置電極運(yùn)行時(shí)，一個(gè)直流偏壓會(huì)在等離子體和該電極間形 成，并使帶正電的反應(yīng)氣體離子加速轟擊被刻蝕物質(zhì)表面，這種離子轟擊可大大加快表面 的化學(xué)反應(yīng)，及反應(yīng)生成物的脫附，從而導(dǎo)致很高的蝕刻速率。 本步驟中不施加偏置電壓即是指不運(yùn)行偏置電極202，而僅由經(jīng)射頻功率源201 激發(fā)形成的等離子體對(duì)鋁布線層103進(jìn)行蝕刻。由于沒(méi)有上述的直流偏壓使得反應(yīng)氣體離 子轟擊鋁布線層103，所述蝕刻反應(yīng)其實(shí)是反應(yīng)氣體離子自由附著于鋁布線層103表面后， 與鋁進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。因而，蝕刻速率較慢，且晶圓各部分的蝕刻速率可保持一致，對(duì)于不 同線寬的鋁布線的蝕刻速率也可保持一致。從而，使得所述第一蝕刻對(duì)于鋁布線厚度的減 薄是均勻進(jìn)行的，在所述第一蝕刻完成后，可預(yù)期晶圓各部分的減薄厚度保持一致。
第一蝕刻時(shí)，所述腔室200內(nèi)的壓力可以為6mt-15mt，例如6mt、8mt、15mt等，射 頻功率源201的功率可以為600w-1300w，例如600w、800w、1300w等，偏置電極202如上所 述功率為O，蝕刻氣體可以采用Cl2和BC13的混合氣體，Cl2和BC13的氣體流量比可以為 1. 0-1. 5，總流量為100-150sccm，例如Cl2和BC13的氣體流量各為60sccm。另外，為了使得 蝕刻過(guò)程穩(wěn)定，還可以通入氦氣，氦氣的氣體流量可以為例如8sccm。
而所述第一蝕刻的時(shí)間，參照?qǐng)D6所示，可以根據(jù)下述方法獲得
步驟s31，測(cè)量具有所述蝕刻缺陷的產(chǎn)品，獲得未蝕穿的鋁布線層厚度；
步驟s32，根據(jù)第一蝕刻中BC13和Cl2的氣體流量，計(jì)算第一蝕刻的蝕刻速率；
步驟s33，基于所獲得的未蝕穿的鋁布線層厚度以及第一蝕刻的蝕刻速率，計(jì)算第 一蝕刻的時(shí)間。 結(jié)合圖3和圖4e所示，執(zhí)行步驟s4，在第一蝕刻完成后，繼續(xù)以所述光阻圖形104 為掩模，對(duì)鋁布線層102執(zhí)行第二蝕刻，形成鋁布線圖形。此步驟仍然在上述的進(jìn)行反應(yīng)離 子蝕刻的腔室200中進(jìn)行蝕刻。本步驟蝕刻需開(kāi)啟偏置電極，以形成直流偏壓，使得反應(yīng)氣 體離子轟擊鋁布線層進(jìn)行快速蝕刻。所述腔室200內(nèi)的壓力可以為8mt，射頻功率源201的功率為800w，偏置電極的功率為400w，蝕刻氣體采用BC13、C12以及CH4的混合氣體，Cl2和 BC13的氣體流量比可以為1. 8-5，例如1. 8、3、5等，例如Cl2的氣體流量為300sccm，BCl3的 氣體流量為100sccm。 CH4的作用是形成聚合物保護(hù)蝕刻時(shí)的鋁布線層側(cè)壁，CH4的氣體流 量可以為5sccm。另外，為了使得蝕刻過(guò)程穩(wěn)定，還可以通入氦氣，氦氣的氣體流量可以為例 如8sccm。 由于上述第一蝕刻步驟對(duì)于鋁布線層102已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的減薄，因而當(dāng)完成上 述的第二蝕刻之后，例如參照?qǐng)D7所示，應(yīng)被蝕穿的鋁布線層部分4已被順利蝕穿。
在蝕刻完鋁布線層102后，繼續(xù)蝕刻其下的粘接層101，以所述粘接層101的材料 為氮化鉭為例，仍然采用反應(yīng)離子蝕刻的方法，腔室200內(nèi)的壓力為8mt，射頻功率源201和 偏置電極202的功率可與之前蝕刻鋁布線層102的功率一致，例如射頻功率源201的功率 為800w，偏置電極202的功率為400w，所述蝕刻氣體采用BC13、 Cl2以及CH4的混合氣體， BC13的氣體流量可以為115sccm， Cl2的氣體流量可以為135sccm， CH4的氣體流量可以為 5sccm，蝕刻時(shí)間視氮化鉭的厚度而定。 另外，還可在上述蝕刻步驟后繼續(xù)進(jìn)行過(guò)蝕刻，即使得基底100也被蝕刻掉一部 分，以保證氮化鉭也被蝕穿。所述過(guò)蝕刻時(shí)的腔室內(nèi)壓力、射頻功率源及偏置電極的功率與 上步驟保持一致，仍然采用BC13、 Cl2以及CH4的混合氣體作為蝕刻氣體，但BCl3的氣體流 量減少至95sccm， Cl2的氣體流量減少至65sccm， CH4的氣體流量仍保持為5sccm。
參照?qǐng)D4f所示，所述過(guò)蝕刻步驟完成后，粘接層101被完全蝕穿，曝露出基底100， 且基底100也有部分被蝕刻去除。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種鋁布線制作方法，其特征在于，包括對(duì)鋁布線執(zhí)行第一蝕刻工藝，所述第一蝕刻工藝為反應(yīng)離子蝕刻工藝，且不施加偏置電壓；在所述第一蝕刻工藝后，對(duì)所述鋁布線執(zhí)行第二蝕刻工藝，形成鋁布線圖形，所述第二蝕刻工藝為施加偏置電壓的反應(yīng)離子蝕刻工藝。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第一蝕刻工藝采用(:12和BC13的混合氣體作為蝕刻氣體。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述Cl2和BC13的氣體流量比 為1. 0-1. 5，總流量為100-150sccm。
4. 如權(quán)利要求3所述的鋁布線制作方法，其特征在于，BC13的流量為60sccm， Cl2的流 量為60sccm。
5. 如權(quán)利要求1所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第一蝕刻工藝還包括通入 氦氣，氦氣的氣體流量為8sccm。
6. 如權(quán)利要求1所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第一蝕刻時(shí)間通過(guò)下述方法獲得測(cè)量具有所述蝕刻缺陷的產(chǎn)品，獲得未蝕穿的鋁布線層厚度； 根據(jù)第一蝕刻中反應(yīng)氣體的流量，計(jì)算第一蝕刻的蝕刻速率； 基于所獲得的未蝕穿的鋁布線層厚度以及蝕刻速率，計(jì)算第一蝕刻的時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求1所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第一蝕刻工藝的射頻功率 源功率為800w。
8. 如權(quán)利要求1所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第二蝕刻工藝的射頻功率 源功率為800w，提供偏置電壓的偏置電極的功率為400w。
9. 如權(quán)利要求l所述的鋁布線制作方法，其特征在于，所述第二蝕刻工藝采用BCl3、Cl2 以及CH4的混合氣體，BC13的流量為100sccm， Cl2的流量為300sccm。
全文摘要
一種鋁布線制作方法，包括對(duì)鋁布線執(zhí)行第一蝕刻工藝，所述第一蝕刻工藝為反應(yīng)離子蝕刻工藝，且不施加偏置電壓；在所述第一蝕刻工藝后，對(duì)所述鋁布線執(zhí)行第二蝕刻工藝，形成鋁布線圖形，所述第二蝕刻工藝為施加偏置電壓的反應(yīng)離子蝕刻工藝。所述鋁布線制作方法彌補(bǔ)了由于蝕刻形成鋁布線圖形時(shí)的蝕刻速率差異而造成鋁布線未蝕穿的蝕刻缺陷，從而避免了由于所述蝕刻缺陷而影響最終形成的半導(dǎo)體器件的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101740469SQ20081020282
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者王新鵬 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司