專利名稱：蝕刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以氧化層作為掩膜對(duì)AlCu膜/TiN膜的疊層進(jìn)行蝕刻的方法。
為了對(duì)AlCu膜/TiN膜的疊層進(jìn)行蝕刻，通常使用光刻膠(PR)掩膜。此時(shí)，PR/AlCu的選擇比小到1.5到2。
近年來(lái)，與降低布線尺寸相關(guān)，為了保持精細(xì)度，PR的高度(層厚度)變得越來(lái)越小。另一方面，當(dāng)在器件中存在臺(tái)階時(shí)，為了消除由于臺(tái)階的存在所產(chǎn)生的殘留物，需要大量的過(guò)蝕刻，由于超出PR的蝕刻，會(huì)造成AlCu膜的小的刻面。因此，在將來(lái)，對(duì)AlCu膜的蝕刻過(guò)程中，PR/AlCu的低的選擇比會(huì)成為一個(gè)主要問題。因此，對(duì)于氧化層掩膜，獲得PR/AlCu高于5的選擇比是很重要的。
圖2(A)至圖2(E)中示出了AlCu膜的傳統(tǒng)刻蝕方法。如圖2(A)中所示，在作為中間絕緣層的SiO2膜1上通過(guò)濺射方法依次淀積形成TiN膜2，AlCu膜3，及TiN膜4，然后，在TiN膜上沉積SiO2膜。
然后，如圖2(B)中所示，在SiO2膜5上形成保護(hù)膜6。對(duì)保護(hù)膜6進(jìn)行加工圖形，從而形成用于蝕刻較低SiO2膜的掩膜。
接著，如圖2(c)中所示，去除保護(hù)膜6。這里，用SiO2膜作為掩膜，形成布線。
更具體的講，首先，在第一步，進(jìn)行AlCu膜3的蝕刻。這里，用Cl2/BCl3/N2/CHF3進(jìn)行蝕刻。例如，在Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為20sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為650W的條件下，進(jìn)行AlCu膜3的蝕刻，通過(guò)向AlCu膜3的側(cè)壁提供N型沉積材料形成側(cè)壁保護(hù)膜以形成電極布線(圖2(D))。
接著，在第二步，進(jìn)行TiN2膜2的蝕刻。在第二步，與前面的第一步想類似，用Cl2/BCl3/N2/CHF3進(jìn)行蝕刻，例如，在Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為5sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W的條件下，進(jìn)行TiN層2的蝕刻，以完成電極布線7。(圖2(E))然而，如圖2(A)到圖2(E)中所示的現(xiàn)有技術(shù)遇到一個(gè)問題，在第二步驟的對(duì)TiN膜2的蝕刻期間，會(huì)對(duì)AlCu膜3造成側(cè)蝕(侵蝕)。
其原因如下，在使用保護(hù)膜的掩膜的情況下，從保護(hù)膜不會(huì)提供碳型的沉積材料。在AlCu/TiN的蝕刻中，用氯的原子團(tuán)作為主要的腐蝕劑。另一方面，為了在側(cè)壁上獲得垂直的形狀，最好在AlCu膜3的側(cè)壁上形成側(cè)壁保護(hù)膜的情況下進(jìn)行蝕刻，在保護(hù)膜作為掩膜的情況下，通過(guò)從保護(hù)膜提供炭可在AlCu膜3的側(cè)壁上形成側(cè)壁保護(hù)層，從而在不引起AlCu膜侵蝕的情況下進(jìn)行蝕刻。
與此相反，在氧化膜掩膜的情況下，由于在AlCu膜3的蝕刻中所附加的氣體，可形成保護(hù)膜。然而，在對(duì)TiN膜2的蝕刻過(guò)程中，附加氣體的作用變得很小，與在不提供碳的情況下的將保護(hù)膜作為掩膜的情況相比，AlCu膜3的側(cè)壁保護(hù)作用變小。因此，過(guò)量的氯原子團(tuán)與AlCu膜的反應(yīng)加劇，使得AlCu膜的側(cè)壁的各向異性蝕刻產(chǎn)生侵蝕。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種蝕刻方法，其能限制在蝕刻TiN膜的過(guò)程中對(duì)AlCu膜的側(cè)蝕刻的發(fā)生。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，用于以氧化膜作為掩膜對(duì)AlCu膜/TiN膜的疊層膜進(jìn)行蝕刻的方法的特征在于作為對(duì)下層上的TiN膜進(jìn)行蝕刻的氣體，使用包含氯原子的復(fù)合氣體，及使用蝕刻氣體和附加氣體的混合氣體而不用氯氣，這樣可以增強(qiáng)AlCu膜對(duì)腐蝕氣體的侵蝕阻力。
最好的，BCl3被用做蝕刻氣體而N2和CHF3被用做附加氣體。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在半導(dǎo)體器件中形成疊層膜電極布線的方法包括如下步驟用第一合金形成第一層膜；在第一層合金膜的上面沉積第二層合金的第二層膜；在第二層膜的上面沉積第一合金的第三層膜；在第三層膜上沉積氧化膜；在氧化膜上沉積保護(hù)膜；
對(duì)保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護(hù)膜對(duì)氧化膜進(jìn)行蝕刻；通過(guò)去除保護(hù)膜，用氧化膜作為掩膜，用包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)第二和第三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)第二層膜造成侵蝕。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在半導(dǎo)體器件中用于形成疊層膜電極布線的方法包含如下步驟用作為絕緣膜的第一合金在半導(dǎo)體基片上形成第一層膜；在第一合金膜上沉積第二合金的第二層膜，第二合金形成電極布線；在第二層膜上沉積第一合金的第三層膜；在第三層膜上沉積氧化膜；在氧化膜上沉積保護(hù)膜；對(duì)保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護(hù)膜蝕刻氧化膜；去除保護(hù)膜，用氧化膜作為掩膜，通過(guò)包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)第二和的三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)第二層膜造成侵蝕。
根據(jù)本發(fā)明的的第四方面，在半導(dǎo)體器件中用于形成疊層膜電極的布線方法包含如下步驟用TiN形成第一層膜；在第一合金膜上沉積AlCu的第二層膜；在第二層膜上沉積TiN的第三層膜；在第三層膜上沉積SiO2膜；在氧化膜上沉積保護(hù)膜；
對(duì)保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護(hù)膜蝕刻SiO2膜；去除保護(hù)膜，用SiO2膜作為掩膜，通過(guò)包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)第二和的三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)第二層膜造成侵蝕。
在最佳的工藝中，第一蝕刻氣體由Cl2/BCl2/N2/CHF3構(gòu)成。另一方面，第二蝕刻氣體可由BCl3構(gòu)成，在另一實(shí)施例中，第二氣體可加入N2及CHF3的附加氣體。
在最佳的工藝中，第二層膜和第三層膜的蝕刻可以在如下條件下進(jìn)行，即，Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為20sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為650W。同樣，第一層膜的蝕刻可在如下條件下進(jìn)行Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為5sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W。在另一實(shí)施例中，第一層膜的蝕刻可在如下條件下進(jìn)行Cl2/N2/CHF3的氣體流速為40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W。
通過(guò)下面結(jié)合相應(yīng)附圖的描述將會(huì)對(duì)本發(fā)明有更清楚的了解，但并不是對(duì)本發(fā)明的限制，而僅是為了描述的目的。


圖1(A)到圖1(E)為根據(jù)本發(fā)明的蝕刻方法的最佳實(shí)施例的工藝步驟的序列截面圖；圖2(A)到圖2(E)為傳統(tǒng)蝕刻方法的工藝步驟的序列截面圖。
下面將參考相應(yīng)附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，所提供的具體細(xì)節(jié)的目的只是為了更徹底得了解本發(fā)明。很明顯的，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，無(wú)這些細(xì)節(jié)也可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。另一方面，為了使本發(fā)明更簡(jiǎn)潔，對(duì)于公知的結(jié)構(gòu)并未詳細(xì)描述。
第一實(shí)施例圖1(A)到圖1(E)為根據(jù)本發(fā)明的蝕刻方法的最佳實(shí)施例的工藝步驟的序列截面圖。將針對(duì)AlCu/TiN的布線對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
首先，如圖1(A)中所示，在作為中間絕緣層的SiO2膜1上依次形成TiN膜2,AlCu膜3，及TiN膜4，然后，在TiN膜4上沉積SiO2膜。
然后，如圖1(B)中所示，在SiO2膜5上形成保護(hù)膜6。對(duì)保護(hù)膜6進(jìn)行加工圖形，根據(jù)取得的被加工圖形的保護(hù)膜6，對(duì)SiO2膜5進(jìn)行蝕刻。
接著，如圖1(c)中所示，去除保護(hù)膜6。這里，用SiO2膜5作為掩膜，形成布線。
更具體的講，首先，如圖1(D)中所示，在第一步，用SiO2膜5作為掩膜，進(jìn)行AlCu膜3的蝕刻。這里，與傳統(tǒng)的蝕刻方法相類似，用Cl2/BCl2/N2/CHF3進(jìn)行蝕刻。例如，在Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為20sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為650W的條件下，進(jìn)行AlCu膜3的蝕刻，通過(guò)向AlCu膜3的側(cè)壁提供N型沉積材料形成側(cè)壁保護(hù)膜以完成電極布線7(圖1(D))。
接著，在第二步，用本發(fā)明進(jìn)行TiN膜2的蝕刻。本發(fā)明所示出的實(shí)施例的特征在于，在蝕刻氣體中，使用包含氯原子的蝕刻氣體，而不是用Cl2。在本發(fā)明所示的實(shí)施例中，用BCl3作為蝕刻氣體，用N2及CHF3作為附加氣體。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在TiN膜的蝕刻中，已經(jīng)使用包含Cl2氣的混合氣體以便使用氯原子團(tuán)作為腐蝕劑。然而，作為研究的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不是用Cl2氣，即使用包含氯原子(如BCl3)混合氣體，也可對(duì)TiN進(jìn)行充分的蝕刻。
其原因在于，可從BCl3足夠的產(chǎn)生和提供作為腐蝕劑的氯原子團(tuán)。同樣，由于氯氣具有很高的分離度，由于AlCu膜的侵蝕，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的氯原子團(tuán)。與此相反，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在BCl3的情況下，可控制所產(chǎn)生的氯原子團(tuán)，從而不產(chǎn)生過(guò)量的氯原子。作為實(shí)際的蝕刻條件，Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為5sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W，進(jìn)行TiN層2，而不產(chǎn)生AlCu膜3的侵蝕，以完成由AlCu膜3構(gòu)成的電極布線。
第二實(shí)施例下面將在第二實(shí)施例中討論應(yīng)用于ALCu/TiN布線的本發(fā)明的刻蝕方法。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，用與第一實(shí)施例中類似工藝可獲得圖1(D)中所示的結(jié)構(gòu)。接著，進(jìn)行TiN膜的蝕刻。
在第二實(shí)施例中，代替第一實(shí)施例中使用的BCl3，用諸如HCl/N2/CHF3的氣體類型使用CHCl3或HCl進(jìn)行蝕刻。蝕刻條件為CHCl/N2/CHF3的氣體流速為40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W，進(jìn)行TiN層2的蝕刻和過(guò)刻蝕以形成電極布線7，而不產(chǎn)生AlCu膜3的侵蝕。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用包含氯原子的混合氣體及附加氣體，而不用氯氣進(jìn)行TiN膜的蝕刻，可限制所產(chǎn)生的氯原子團(tuán)。為此，當(dāng)氧化膜(保護(hù)膜)被用做掩膜時(shí)，即使在從保護(hù)膜不提供碳型的沉積材料時(shí)，也可限制AlCu膜與氯原子團(tuán)的反應(yīng)量，從而用氯原子團(tuán)進(jìn)行TiN膜的蝕刻，其中的氯原子團(tuán)是從包含氯原子的可增大AlCu膜的侵蝕阻力的混合氣體(如BCl3等)中產(chǎn)生的。因此，可以提供用氧化膜掩膜進(jìn)行AlCu膜/TiN膜的疊層膜的蝕刻的有效裝置，以滿足未來(lái)的降低尺寸的要求。
雖然以結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，必須明確的是，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，對(duì)上述內(nèi)容所作的各種修改及變化都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明并不限于上述的具體實(shí)施例，而包括所有的在所附權(quán)利要求之內(nèi)的等同內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種用氧化膜作為掩膜對(duì)AlCu膜/TiN膜疊層膜進(jìn)行蝕刻的方法，其特征在于用包含氯原子的混合氣體進(jìn)行底層上的TiN膜的蝕刻，并采用蝕刻氣體和附加氣體的混合氣體而不是用氯氣，可提高AlCu膜對(duì)抗腐蝕氣體的侵蝕阻力。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于其中BCl3被用做所述蝕刻氣體，而N2和CHF3被用做附加氣體。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻方法，其特征在于其中CHCl3或HCl被用做蝕刻氣體。
4．一種在半導(dǎo)體器件中形成疊層膜電極布線的方法，其特征在于包含如下步驟用第一合金形成第一層膜；在所述第一層合金膜的上面沉積第二層合金的第二層膜；在所述第二層膜的上面沉積所述第一合金的第三層膜；在所述第三層膜上沉積氧化膜；在所述氧化膜上沉積保護(hù)膜；對(duì)所述保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；用被加工圖形的保護(hù)膜作為掩膜對(duì)所述氧化膜進(jìn)行蝕刻；去除所述保護(hù)膜，用所述氧化膜作為掩膜，通過(guò)包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)所述第二和所述三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到所述第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)所述第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)所述第二層膜造成侵蝕。
5．在半導(dǎo)體器件中用于形成疊層膜電極的布線方法，其中包含如下步驟用作為絕緣膜的第一合金在半導(dǎo)體基片上形成第一層膜；在所述第一合金膜上沉積第二合金的第二層膜，所述第二合金形成所述電極布線；在所述第二層膜上沉積所述第一合金的第三層膜；在所述第三層膜上沉積氧化膜；在所述氧化膜上沉積保護(hù)膜；對(duì)所述保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；用加工的保護(hù)膜作為掩膜蝕刻所述氧化膜；去除所述保護(hù)膜，用所述氧化膜作為掩膜，通過(guò)包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)所述第二和所述三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到所述第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)所述第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)所述第二層膜造成侵蝕。
6．在半導(dǎo)體器件中用于形成疊層膜電極的布線方法，其中包含如下步驟用TiN形成第一層膜；在所述第一合金膜上沉積AlCu的第二層膜；在所述第二層膜上沉積TiN的第三層膜；在所述第三層膜上沉積SiO2膜；在所述氧化膜上沉積保護(hù)膜；對(duì)所述保護(hù)膜進(jìn)行加工圖形；用加工的所述保護(hù)膜作為掩膜蝕刻所述SiO2膜；去除所述保護(hù)膜，用所述SiO2膜作為掩膜，通過(guò)包含側(cè)壁保護(hù)膜材料的離子源的蝕刻氣體對(duì)所述第二和所述三層膜進(jìn)行蝕刻，其中的側(cè)壁保護(hù)膜將要沉積到所述第二層膜的側(cè)壁上；及通過(guò)第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產(chǎn)生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對(duì)所述第一層膜進(jìn)行蝕刻，并避免對(duì)所述第二層膜造成侵蝕。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述第一蝕刻氣體由Cl2/BCl3/N2/CHF3構(gòu)成。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述第二蝕刻氣體由BCl3構(gòu)成。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述第二蝕刻氣體被加入附加氣體N2和CHF3。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于蝕刻所述第二和第三層膜的條件為Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為20sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為650W。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于蝕刻所述第一層膜的條件為Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為5sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa，RF功率為450W。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于蝕刻所述第一層膜的條件為CHCl/N2/CHF3的氣體流速為40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W。
全文摘要
一種蝕刻方法,其可在蝕刻作為下層的TiN膜時(shí)防止側(cè)蝕(侵蝕)作為上層的AlCu膜的方法,在用氧化膜作為掩膜蝕刻AlCu膜/TiN膜的疊層膜時(shí),不用氯氣,而用包含氯原子的混合氣體及用蝕刻氣體和附加氣體的混合氣體對(duì)下層上的TiN膜進(jìn)行蝕刻,可提高AlCu膜對(duì)抗蝕刻氣體的侵蝕阻力。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1220483SQ9812521
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
發(fā)明者伊澤光貴 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社