專利名稱：一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的鋁線刻蝕方法，尤其是一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法。
背景技術(shù)：
后段鋁線布線工藝廣泛被應(yīng)用于線寬O. 15um以上的芯片生產(chǎn)工藝中，鋁線刻蝕工藝是其中的關(guān)鍵，這不僅因?yàn)檫@道工藝決定了鋁線圖形的形成，還因?yàn)殇X線刻蝕過(guò)程產(chǎn)生的缺陷對(duì)芯片良率的影響非常的大，其中一種鋁線腐蝕缺陷被稱為鋁線芯片工藝的頭號(hào)殺手，其缺陷產(chǎn)生的機(jī)理是鋁線刻蝕完成后，曝露于大氣中的鋁與刻蝕反應(yīng)殘留的氯離子在大氣中的水汽作用下發(fā)生循環(huán)反應(yīng)，生成A1203的水合物，使鋁線發(fā)生斷裂或?qū)щ娒娣e縮小，從而引發(fā)芯片失效或可靠性下降。
由于受腐蝕缺陷影響的芯片可能不會(huì)使芯片失效，但具有潛在的EM(ELECTROMIGRATION電子遷移)可靠性下降的風(fēng)險(xiǎn)，所以工廠對(duì)這種腐蝕缺陷的處理一般是整片晶圓如果有一顆芯片發(fā)現(xiàn)有腐蝕缺陷，則整片晶圓報(bào)廢，從而對(duì)生產(chǎn)線良率產(chǎn)生巨大影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有的鋁線布線工藝所存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕 腐蝕缺陷工藝窗口的方法。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為
一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，具體包括如下步驟
步驟a、于一半導(dǎo)體基底上形成一復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)由下向上依次為氧化硅層、第一阻擋層、金屬層、第二阻擋層、絕緣抗反射層和圖案化的光阻材料層；
步驟b、對(duì)所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕以形成圖案化的復(fù)合金屬結(jié)
構(gòu)；
步驟C、清除所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面的光阻材料層以及因刻蝕產(chǎn)生于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)頂部表面的聚合物；
步驟d、利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物；
步驟e、通過(guò)清洗去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物；
步驟f、于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面形成用以隔離大氣的保護(hù)膜。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述第一阻擋層為鈦或者氮化鈦。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述金屬層為鋁層。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述第二阻擋層為鈦或者氮化鈦。
上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，刻蝕所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)的方法為干法刻蝕。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述步驟c中清除所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面的光阻材料層以及因刻蝕產(chǎn)生于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)頂部表面的聚合物的方法為原位灰化，所述原位灰化方法具體包括如下步驟
步驟Cl、保持灰化反應(yīng)腔于真空狀態(tài)； 步驟c2、以3000sccm的水蒸氣對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒鈍化處理,所述灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度；
步驟c3、以5000sccm的氧氣對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒灰化處理,所述灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度；
步驟c4、重復(fù)步驟c2至c3兩次后結(jié)束。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述步驟d中利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物的方法具體包括如下步驟
步驟dl、于所述主刻蝕腔內(nèi)利用氬氣等離子體對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒處理，所述主刻蝕腔的參數(shù)為壓力8mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率30W、氬氣300sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度；
步驟d2、于所述主刻蝕腔內(nèi)利用氧氣等離子體對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行30秒處理，所述主刻蝕腔的參數(shù)為壓力12mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率50W、氧氣400sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述步驟e中通過(guò)溶劑進(jìn)行化學(xué)清洗去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述步驟f中的保護(hù)膜為富硅氧化硅。上述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，所述保護(hù)膜形成方法為化學(xué)汽相淀積。本發(fā)明的有益效果是
通過(guò)本發(fā)明擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，能夠增大鋁線的抗腐蝕特性，從而增大了鋁線腐蝕缺陷的工藝窗口，減少因腐蝕缺陷造成晶圓報(bào)廢的可能性。


圖I為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法的流程框 圖2為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法中原位灰化方法的流程框 圖3為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法中利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物的方法的流程框 圖4為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法步驟a完成后的狀態(tài)示意 圖5為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法步驟b完成后的狀態(tài)示意 圖6為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法步驟c完成后的狀態(tài)示意 圖7為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法步驟d完成后的狀態(tài)示意 圖8為本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法步驟f完成后的狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖I所示，本發(fā)明一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，具體 包括如下步驟
步驟a、于一半導(dǎo)體基底上形成一復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)1，如圖4所示，復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)由下向上依次為氧化硅層11、第一阻擋層12、金屬層13、第二阻擋層14、絕緣抗反射層15和圖案化的光阻材料層16，其中第一阻擋層12可以是厚度為200埃的鈦或者厚度為250埃的氮化鈦，金屬層13為厚度4500埃的鋁層，第二阻擋層14可以是厚度為50A的鈦或者厚度為300A的氮化鈦,絕緣抗反射層15可以是厚度為320埃的氮氧化硅。步驟b、對(duì)半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I進(jìn)行刻蝕以形成圖案化的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)，刻蝕后形成的結(jié)構(gòu)如圖5所示，刻蝕于主刻蝕腔內(nèi)采用等離子體干法刻蝕的方法進(jìn)行，主要包括BT (Break Through絕緣層突破刻蝕)步驟，BUF (Buffer緩沖層刻蝕)步驟，ME(Main Etch主刻蝕)步驟，OEl (第一過(guò)刻蝕)步驟，0E2 (第二過(guò)刻蝕)步驟，各步驟工藝參數(shù)如下可以是
BT步驟主刻蝕腔壓力8mT，源射頻功率800W，偏置射頻功率80W，氯氣70sccm，三氟甲烷IOsccm，陰極溫度30度，反應(yīng)腔壁溫度50度，時(shí)間25秒；
BUF步驟主刻蝕腔壓力8mT，源射頻功率600W，偏置射頻功率140W，氯氣50sccm，三氯化硼50SCCm，陰極溫度30度，反應(yīng)腔壁溫度50度，時(shí)間15秒；
ME步驟主刻蝕腔壓力10mT，源射頻功率600W，偏置射頻功率110W，氯氣80sccm，三氯化硼50SCCm，氮?dú)?SCCm ;陰極溫度30度，反應(yīng)腔壁溫度50度，時(shí)間35秒；
OEl步驟主刻蝕腔壓力8mT，源射頻功率600W，偏置射頻功率120W，氯氣50sccm，三氯化硼50sccm，氮?dú)?sccm ;陰極溫度30度，反應(yīng)腔壁溫度50度，時(shí)間20秒；
0E2步驟主刻蝕腔壓力8mT，源射頻功率700W，偏置射頻功率130W，氯氣40sccm，三氯化硼60SCCm，陰極溫度30度，反應(yīng)腔壁溫度50度，時(shí)間30秒。步驟C、清除半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I表面的光阻材料層16以及因刻蝕產(chǎn)生于復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I頂部表面的聚合物，清楚后的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I如圖6所示。其中，清除半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I表面的光阻材料層16以及因刻蝕產(chǎn)生于復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I頂部表面的聚合物的方法為原位灰化，原位灰化方法如圖2所示，具體包括如下步驟
步驟Cl、保持灰化反應(yīng)腔于真空狀態(tài)；
步驟c2、以3000sccm的水蒸氣對(duì)復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I進(jìn)行20秒鈍化處理，灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度；步驟c3、以5000sccm的氧氣對(duì)復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I進(jìn)行20秒灰化處理，灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度；
步驟c4、重復(fù)步驟c2至c3兩次后結(jié)束。步驟d、利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物2，步驟d完成后的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)如圖7所示，其中，步驟d中利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物2的方法如圖3所示，具體包括如下步驟
步驟dl、于主刻蝕腔內(nèi)利用氬氣等離子體對(duì)復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒處理，主刻蝕腔的參數(shù)為壓力8mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率30W、氬氣300sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度，該步驟利用氬氣等離子體的離子轟擊作用去除復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I由鋁層形成的金屬層13裸露的表面上的聚合物2或打斷聚合物2的鏈接，便于后續(xù)的氧氣等離子體的灰化去除；步驟d2、于主刻蝕腔內(nèi)利用氧氣等離子體對(duì)復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行30秒處理，主刻蝕腔的參數(shù)為壓力12mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率50W、氧氣400sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度，此步驟利用高濃度氧氣等離子體進(jìn)行殘余聚合物2灰化去除，并使復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)I由鋁層形成的金屬層13裸露的表面氧化，生成A1203氧化層17，附著于裸露的鋁層表面，使之與大氣隔離，減少發(fā)生腐蝕反應(yīng)的可能性。步驟e、通過(guò)清洗去除復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物，其中，可通過(guò)溶劑進(jìn)行化學(xué)清洗去除復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物。步驟f、于復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面形成用以隔離大氣的保護(hù)膜18，保護(hù)膜18形成后的結(jié)構(gòu)如圖8所示，保護(hù)膜18可以是富硅氧化硅，保護(hù)膜18形成方法可以是化學(xué)汽相淀積。。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍，所以凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等效結(jié)構(gòu)變化，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用的技術(shù)手段進(jìn)行替換，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，具體包括如下步驟 步驟a、于一半導(dǎo)體基底上形成一復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)由下向上依次為氧化硅層、第一阻擋層、金屬層、第二阻擋層、絕緣抗反射層和圖案化的光阻材料層； 步驟b、對(duì)所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕以形成圖案化的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)； 步驟C、清除所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面的光阻材料層以及因刻蝕產(chǎn)生于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)頂部表面的聚合物； 步驟d、利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物； 步驟e、通過(guò)清洗去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物； 步驟f、于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面形成用以隔離大氣的保護(hù)膜。
2.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述第一阻擋層為鈦或者氮化鈦。
3.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述金屬層為鋁層。
4.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述第二阻擋層為鈦或者氮化鈦。
5.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，刻蝕所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)的方法為干法刻蝕。
6.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述步驟c中清除所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面的光阻材料層以及因刻蝕產(chǎn)生于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)頂部表面的聚合物的方法為原位灰化，所述原位灰化方法具體包括如下步驟 步驟Cl、保持灰化反應(yīng)腔于真空狀態(tài)； 步驟c2、以3000sccm的水蒸氣對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒鈍化處理,所述灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度； 步驟c3、以5000sccm的氧氣對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒灰化處理,所述灰化反應(yīng)腔的參數(shù)為壓力2000mT、功率5000W、陰極溫度280度、反應(yīng)腔壁溫度60度； 步驟c4、重復(fù)步驟c2至c3兩次后結(jié)束。
7.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述步驟d中利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物的方法具體包括如下步驟 步驟dl、于所述主刻蝕腔內(nèi)利用氬氣等離子體對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行20秒處理，所述主刻蝕腔的參數(shù)為壓力8mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率30W、氬氣300sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度； 步驟d2、于所述主刻蝕腔內(nèi)利用氧氣等離子體對(duì)所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行30秒處理，所述主刻蝕腔的參數(shù)為壓力12mT、源射頻功率600W、偏置射頻功率50W、氧氣400sCCm、陰極溫度30度，主刻蝕腔腔壁溫度50度。
8.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述步驟e中通過(guò)溶劑進(jìn)行化學(xué)清洗去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)上的刻蝕殘余物。
9.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述步驟f中的保護(hù)膜為富硅氧化硅。
10.如權(quán)利要求I所述擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其特征在于，所述保護(hù)膜形成方法為化學(xué)汽相淀積。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)大鋁線干法刻蝕腐蝕缺陷工藝窗口的方法，其中，具體包括如下步驟于一半導(dǎo)體基底上形成一復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)由下向上依次為氧化硅層、第一阻擋層、金屬層、第二阻擋層、絕緣抗反射層和圖案化的光阻材料層；對(duì)所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕以形成圖案化的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)；清除所述半導(dǎo)體基底上的復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)表面的光阻材料層以及因刻蝕產(chǎn)生于所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)頂部表面的聚合物；利用氬氣等離子體和氧氣等離子體去除所述復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)側(cè)壁上因刻蝕產(chǎn)生的聚合物。本發(fā)明的有益效果是能夠增大鋁線的抗腐蝕特性，從而增大了鋁線腐蝕缺陷的工藝窗口，減少因腐蝕缺陷造成晶圓報(bào)廢的可能性。
文檔編號(hào)H01L21/3213GK102723273SQ20121016799
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者李程, 楊渝書(shū), 陳玉文 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司