專利名稱：蝕刻方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以氧化層作為掩膜對AlCu膜/TiN膜的疊層進行蝕刻的方法。
為了對AlCu膜/TiN膜的疊層進行蝕刻，通常使用光刻膠(PR)掩膜。此時，PR/AlCu的選擇比小到1.5到2。
近年來，與降低布線尺寸相關，為了保持精細度，PR的高度(層厚度)變得越來越小。另一方面，當在器件中存在臺階時，為了消除由于臺階的存在所產生的殘留物，需要大量的過蝕刻，由于超出PR的蝕刻，會造成AlCu膜的小的刻面。因此，在將來，對AlCu膜的蝕刻過程中，PR/AlCu的低的選擇比會成為一個主要問題。因此，對于氧化層掩膜，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上形成保護膜6。對保護膜6進行加工圖形，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，進行AlCu膜3的蝕刻。這里，用Cl2/BCl3/N2/CHF3進行蝕刻。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，進行AlCu膜3的蝕刻，通過向AlCu膜3的側壁提供N型沉積材料形成側壁保護膜以形成電極布線(圖2(D))。
接著，在第二步，進行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)有技術遇到一個問題，在第二步驟的對TiN膜2的蝕刻期間，會對AlCu膜3造成側蝕(侵蝕)。
其原因如下，在使用保護膜的掩膜的情況下，從保護膜不會提供碳型的沉積材料。在AlCu/TiN的蝕刻中，用氯的原子團作為主要的腐蝕劑。另一方面，為了在側壁上獲得垂直的形狀，最好在AlCu膜3的側壁上形成側壁保護膜的情況下進行蝕刻，在保護膜作為掩膜的情況下，通過從保護膜提供炭可在AlCu膜3的側壁上形成側壁保護層，從而在不引起AlCu膜侵蝕的情況下進行蝕刻。
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，可形成保護膜。然而，在對TiN膜2的蝕刻過程中，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膜作為掩膜的情況相比，AlCu膜3的側壁保護作用變小。因此，過量的氯原子團與AlCu膜的反應加劇，使得AlCu膜的側壁的各向異性蝕刻產生侵蝕。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種蝕刻方法，其能限制在蝕刻TiN膜的過程中對AlCu膜的側蝕刻的發(fā)生。
為了實現(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AlCu膜/TiN膜的疊層膜進行蝕刻的方法的特征在于作為對下層上的TiN膜進行蝕刻的氣體，使用包含氯原子的復合氣體，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AlCu膜對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膜；
對保護膜進行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護膜對氧化膜進行蝕刻；通過去除保護膜，用氧化膜作為掩膜，用包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對第二和第三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對第一層膜進行蝕刻，并避免對第二層膜造成侵蝕。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在半導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膜；對保護膜進行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護膜蝕刻氧化膜；去除保護膜，用氧化膜作為掩膜，通過包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對第二和的三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對第一層膜進行蝕刻，并避免對第二層膜造成侵蝕。
根據(jù)本發(fā)明的的第四方面，在半導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膜；
對保護膜進行加工圖形；根據(jù)取得的被加工圖形的保護膜蝕刻SiO2膜；去除保護膜，用SiO2膜作為掩膜，通過包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對第二和的三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對第一層膜進行蝕刻，并避免對第二層膜造成侵蝕。
在最佳的工藝中，第一蝕刻氣體由Cl2/BCl2/N2/CHF3構成。另一方面，第二蝕刻氣體可由BCl3構成，在另一實施例中，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。在另一實施例中，第一層膜的蝕刻可在如下條件下進行Cl2/N2/CHF3的氣體流速為40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W。
通過下面結合相應附圖的描述將會對本發(fā)明有更清楚的了解，但并不是對本發(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。
下面將參考相應附圖對本發(fā)明的最佳實施例進行詳細描述。在下面的描述中，所提供的具體細節(jié)的目的只是為了更徹底得了解本發(fā)明。很明顯的，對本領域的技術人員而言，無這些細節(jié)也可實現(xiàn)本發(fā)明。另一方面，為了使本發(fā)明更簡潔，對于公知的結構并未詳細描述。
第一實施例圖1(A)到圖1(E)為根據(jù)本發(fā)明的蝕刻方法的最佳實施例的工藝步驟的序列截面圖。將針對AlCu/TiN的布線對本發(fā)明進行詳細描述。
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上形成保護膜6。對保護膜6進行加工圖形，根據(jù)取得的被加工圖形的保護膜6，對SiO2膜5進行蝕刻。
接著，如圖1(c)中所示，去除保護膜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，進行AlCu膜3的蝕刻，通過向AlCu膜3的側壁提供N型沉積材料形成側壁保護膜以完成電極布線7(圖1(D))。
接著，在第二步，用本發(fā)明進行TiN膜2的蝕刻。本發(fā)明所示出的實施例的特征在于，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)有技術中，在TiN膜的蝕刻中，已經使用包含Cl2氣的混合氣體以便使用氯原子團作為腐蝕劑。然而，作為研究的結果，已經發(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TiN進行充分的蝕刻。
其原因在于，可從BCl3足夠的產生和提供作為腐蝕劑的氯原子團。同樣，由于氯氣具有很高的分離度，由于AlCu膜的侵蝕，會產生過量的氯原子團。與此相反，已經發(fā)現(xiàn)，在BCl3的情況下，可控制所產生的氯原子團，從而不產生過量的氯原子。作為實際的蝕刻條件，Cl2/BCl3/N2/CHF3的氣體流速為5sccm/40sccm/5sccm/5sccm，壓力為25Pa,RF功率為450W，進行TiN層2，而不產生AlCu膜3的侵蝕，以完成由AlCu膜3構成的電極布線。
第二實施例下面將在第二實施例中討論應用于ALCu/TiN布線的本發(fā)明的刻蝕方法。
在本發(fā)明的第二實施例中，用與第一實施例中類似工藝可獲得圖1(D)中所示的結構。接著，進行TiN膜的蝕刻。
在第二實施例中，代替第一實施例中使用的BCl3，用諸如HCl/N2/CHF3的氣體類型使用CHCl3或HCl進行蝕刻。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，進行TiN層2的蝕刻和過刻蝕以形成電極布線7，而不產生AlCu膜3的侵蝕。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過用包含氯原子的混合氣體及附加氣體，而不用氯氣進行TiN膜的蝕刻，可限制所產生的氯原子團。為此，當氧化膜(保護膜)被用做掩膜時，即使在從保護膜不提供碳型的沉積材料時，也可限制AlCu膜與氯原子團的反應量，從而用氯原子團進行TiN膜的蝕刻，其中的氯原子團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)中產生的。因此，可以提供用氧化膜掩膜進行AlCu膜/TiN膜的疊層膜的蝕刻的有效裝置，以滿足未來的降低尺寸的要求。
雖然以結合具體實施例對本發(fā)明進行了描述，必須明確的是，對本領域的技術人員而言，對上述內容所作的各種修改及變化都在本發(fā)明的范圍之內，因此，本發(fā)明并不限于上述的具體實施例，而包括所有的在所附權利要求之內的等同內容。
權利要求
1．一種用氧化膜作為掩膜對AlCu膜/TiN膜疊層膜進行蝕刻的方法，其特征在于用包含氯原子的混合氣體進行底層上的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膜對抗腐蝕氣體的侵蝕阻力。
2．根據(jù)權利要求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膜；對所述保護膜進行加工圖形；用被加工圖形的保護膜作為掩膜對所述氧化膜進行蝕刻；去除所述保護膜，用所述氧化膜作為掩膜，通過包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對所述第二和所述三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到所述第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對所述第一層膜進行蝕刻，并避免對所述第二層膜造成侵蝕。
5．在半導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膜；對所述保護膜進行加工圖形；用加工的保護膜作為掩膜蝕刻所述氧化膜；去除所述保護膜，用所述氧化膜作為掩膜，通過包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對所述第二和所述三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到所述第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對所述第一層膜進行蝕刻，并避免對所述第二層膜造成侵蝕。
6．在半導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膜；對所述保護膜進行加工圖形；用加工的所述保護膜作為掩膜蝕刻所述SiO2膜；去除所述保護膜，用所述SiO2膜作為掩膜，通過包含側壁保護膜材料的離子源的蝕刻氣體對所述第二和所述三層膜進行蝕刻，其中的側壁保護膜將要沉積到所述第二層膜的側壁上；及通過第二蝕刻氣體蝕刻所述第一層膜，其中的蝕刻氣體產生受控量的腐蝕劑，該腐蝕劑足夠用于對所述第一層膜進行蝕刻，并避免對所述第二層膜造成侵蝕。
7．根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述第一蝕刻氣體由Cl2/BCl3/N2/CHF3構成。
8．根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于所述第二蝕刻氣體由BCl3構成。
9．根據(jù)權利要求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膜時防止側蝕(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,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下層上的TiN膜進行蝕刻,可提高AlCu膜對抗蝕刻氣體的侵蝕阻力。
文檔編號H01L21/3065GK1220483SQ9812521
公開日1999年6月23日 申請日期1998年12月16日 優(yōu)先權日1997年12月19日
發(fā)明者伊澤光貴 申請人:日本電氣株式會社