专利名称：铝刻蚀方法
技术领域：
本发明涉及刻蚀技术领域，具体涉及铝刻蚀方法。
技术背景
在集成电路制作技术中，金属化是指在组件主体完成后，依据电路设计，通过金属 膜连接，将组件内不同部分或各个组件之间作适当的连接。铝在集成电路中是最被广泛使 用的金属，大部分集成电路以铝作为金属连接材料。铝的优点在于其电阻系数比大部分金 属低，并会在表面自行生成一层致密的氧化层Al2O3，不会因腐蚀导致断线，影响组件特性， 再加上铝对二氧化硅的附着性好以及成熟的沉积技术和刻蚀技术，使得在制作多种金属连 接内连接时，铝还是受到重视。
图1给出了铝连接的示意图，如图1所示，传统的金属化工艺是在硅衬底表面淀积 一层铝，同时为了禁止硅衬底和铝之间的扩散，需要在其间增加阻挡层，通常采用的阻挡层 金属如氮化钽(TaN)，然后要通过光刻和刻蚀作出互连线，以使得不同的金属层实现电学连 接。其中，为了减少光刻过程中反射材料的光反射对光刻胶的损害，曝光之前还需要在铝的 表面涂上抗反射涂层(ARC)如氮化钛(TiN)，ARC在刻蚀过程中会被去除。
图2为现有的铝光刻和刻蚀方法流程图，如图2所示，其具体步骤如下
步骤201 根据光刻胶层显影后所需的线宽，确定曝光功率，采用该曝光功率对光 刻胶层进行曝光。
曝光的目的是为了将掩膜图形从光罩复制到硅片上，显影的目的是在光刻胶层中 获得准确的掩膜图形的复制。
步骤202 对曝光后的光刻胶层进行显影。
步骤203 对抗反射涂层(ARC)和铝的自然氧化层(Al2O3)进行预刻蚀。
步骤204 对铝进行主刻蚀。
步骤205 对主刻蚀残留物进行过刻蚀。
步骤206 刻蚀阻挡层。
步骤207:去除光刻胶。
在步骤204中，通常用氯基或溴基气体来刻蚀铝。刻蚀铝过程中，会产生腐蚀性 生成物如氯化铝(AlCl3)或溴化铝(AlBr3),这些生成物与水反应会生成强腐蚀性的氯酸 (HCl)或溴酸(HBr)，它们会腐蚀铝。刻蚀铝过程中会在铝的侧壁形成聚合物，如图3所示， 聚合物是由光刻胶中的碳转化而来并与刻蚀气体和刻蚀生成物结合在一起而形成的。聚合 物可形成抗腐蚀膜，从而防止腐蚀生成物对Al的腐蚀。
随着半导体器件集成化的程度越来越高，光刻胶层的厚度越来越薄，铝的厚度越 来越厚，而光刻胶层的厚度越薄，则光刻胶层的剖面面积越小，生成的聚合物也越少，则Al 遭受腐蚀的可能性越大；同时，Al层的厚度越厚，生成的腐蚀生成物越多，也增大了 Al遭受 腐蚀的可能性。
目前，通常通过增加光刻胶层的厚度来增大光刻胶层的剖面面积，从而使得刻蚀聚合物增加，但是，这样很有可能导致光刻胶层的坍塌。 发明内容
本发明提供一种铝刻蚀方法，以增加刻蚀过程中产生的聚合物，降低腐蚀生成物 对铝的腐蚀。
本发明的技术方案是这样实现的
一种铝刻蚀方法，该方法包括
在铝层上形成光刻胶层；对光刻胶层进行曝光，显影并刻蚀所述光刻胶层，使其形 成开口为T型的光刻胶图案；以所述开口为T型的光刻胶图案为掩膜，对铝进行刻蚀。
所述形成开口为T型的光刻胶图案包括
A、根据预先设定的开口为T型的光刻胶图案的线宽和显影后的光刻胶层线宽的 增加量，确定显影后的所需的光刻胶层的线宽；
B、根据步骤A所确定的显影后所需的光刻胶层的线宽，确定曝光功率，采用该曝 光功率对所述光刻胶层进行曝光；
C、对曝光后的光刻胶进行显影，获取所需线宽的光刻胶图案；
D、采用各向同性干法刻蚀方式刻蚀所述光刻胶图案，得到符合预先设定线宽要求 的开口为T型的光刻胶图案。
步骤D所述采用各向同性干法刻蚀方式刻蚀所述光刻胶图案包括
采用氯气Cl2和氮气队等离子体对光刻胶图案进行各向同性干法刻蚀。
所述采用Cl2和队等离子体对光刻胶图案进行各向同性干法刻蚀为
采用的刻蚀压力为15-30毫托，功率为400-1000瓦，Cl2的流量为50-200毫升 /分钟sccm, N2的流量为:10-100sccm，刻蚀时长为:10-100秒。
预设各向同性干法刻蚀的各刻蚀参数初始值；
所述步骤C与D之间进一步包括
Cl、将各向同性干法刻蚀的各刻蚀参数初始值作为各刻蚀参数的当前值；
C2、采用各刻蚀参数的当前值，对光刻胶图案进行各向同性干法刻蚀；
C3、判断刻蚀后的光刻胶图案的线宽是否等于预先设定的开口为T型的光刻胶图 案的线宽，若是，将各刻蚀参数的当前值作为步骤D的各向同性干法刻蚀采用的参数值；否 则，调整各刻蚀参数的当前值，返回步骤C2。
预先将使得显影后所需的光刻胶层的线宽等于所述预先设定的开口为T型的光 刻胶图案的线宽时所采用的曝光功率作为初始曝光功率，预设功率降低步长，
步骤B所述根据步骤A所确定的显影后所需的光刻胶层的线宽，确定曝光功率包 括
Bi、将初始曝光功率减去功率降低步长，得到当前曝光功率；
B2、采用当前曝光功率对光刻胶层进行曝光；
B3、对曝光后的光刻胶层进行显影；
B4、判断经步骤B3显影后的光刻胶的线宽是否等于步骤A所确定的显影后所需的 光刻胶层的线宽，若是，将当前曝光功率作为步骤B所采用的曝光功率；否则，将当前曝光 功率减去功率降低步长，返回步骤B2。
与现有技术相比，本发明增大了光刻胶层的剖面面积，从而使得铝刻蚀过程中产 生的聚合物增加，因而降低了腐蚀生成物对铝的腐蚀。
图1为现有的铝连接示意图2为现有的铝光刻和刻蚀方法流程图3为现有的铝刻蚀过程中生成侧壁聚合物的示意图4为本发明实施例提供的铝刻蚀方法流程图5-1为采用现有的曝光、显影方法得到矩形光刻胶层示意图5-2为采用本发明实施例提供的曝光、显影方法得到的矩形光刻胶层示意图5-3为对图5-2所示的矩形光刻胶层采用本发明实施例提供的各向同性干法刻 蚀方法得到的开口为T型的光刻胶图案的示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是将现有的光刻胶层改变成开口为T型的光刻胶层，其中，开 口为T型的光刻胶层的线宽等于采用现有曝光、显影方法后得到的光刻胶的线宽，这样，开 口为T型的光刻胶层的剖面面积就大于现有光刻胶层的剖面面积，从而使得铝刻蚀过程中 生成的聚合物增加，降低了腐蚀生成物对铝的腐蚀。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图4为本发明实施例提供的铝刻蚀方法流程图，如图4所示，其具体步骤如下
步骤401 设定刻蚀后的开口为T型的光刻胶图案的线宽为b，设定显影后的光刻 胶层线宽的增加量为d，则显影后所需的光刻胶层的线宽为a = b+d。
b等于采用现有的曝光、显影方法后得到的光刻胶层的线宽。
步骤402:根据显影后所需的光刻胶的线宽a，确定曝光功率，采用该曝光功率对 光刻胶层进行曝光。
由于降低曝光功率，可使得曝光特征尺寸减少，从而使得显影后的光刻胶开口减 少，从而增大了显影后的光刻胶层的线宽。
由于采用现有的曝光、显影方法可得到的光刻胶层的线宽为b，此时采用的曝光功 率是已知的，因此，这里可预先通过多次曝光试验，确定当显影后光刻胶层的线宽由现有的 b变为本发明实施例中的a时，需降低的曝光功率量。具体过程如下
预先将现有的曝光功率作为初始曝光功率，预设功率降低步长，则
Bi、将初始曝光功率减去功率降低步长，得到当前曝光功率；
B2、采用当前曝光功率对光刻胶层进行曝光；
B3、对曝光后的光刻胶层进行显影；
B4、判断显影后的光刻胶层的线宽是否等于a，若是，将当前曝光功率作为步骤 402采用的曝光功率；否则，将当前曝光功率减去功率降低步长，返回步骤B2。
这里，现有曝光功率，即现有的曝光方法所采用的曝光功率。
若光罩的特征尺寸为M，则曝光特征尺寸可在M周围一定范围[_m，+m]内可调，不 会影响曝光效果，即曝光特征尺寸可为[M-m，M+m]。5
对于本发明实施例，设光罩的特征尺寸为M，则曝光特征尺寸的范围为[M-m，Μ), 贝丨J 0 < d彡m。
步骤403 对曝光后的光刻胶层进行显影，形成光刻胶开口。
对于本发明实施例，若光罩的特征尺寸为M，则曝光特征尺寸的范围为[M-m，Μ), 则显影后，光刻胶层的开口为[M-m，Μ)。
步骤404 采用各向同性干法刻蚀方法刻蚀光刻胶层，使得光刻胶层的线宽由a变 为b，得到开口为T型的光刻胶图案。
这里，可预先通过多次各向同性干法刻蚀试验，确定将光刻胶层的线宽由a变为b 时，所采用的各刻蚀参数的取值。具体过程可如下
Cl、将各向同性干法刻蚀的各刻蚀参数初始值作为各刻蚀参数的当前值；
C2、采用各刻蚀参数的当前值，对光刻胶层进行各向同性干法刻蚀；
C3、判断光刻胶层的线宽是否等于b，若是，将各刻蚀参数的当前值作为步骤404 的各向同性干法刻蚀所采用的参数值；否则，调整各刻蚀参数的当前值，返回步骤C2。
例如当采用的刻蚀气体为氯气(Cl2)和氮气(N2)时，设a = 1. 15士0.05微米 (um),b = 1 士0. 05um，则，刻蚀压力可为15-30 毫托(mTorr)，功率可为=400-1000 瓦(W)， 氯气(Cl2)的流量可为50-200毫升/分钟(sccm)；氮气帆)的流量可为lO-lOOsccm，刻 蚀时长:10-100秒(S)。
步骤405 对抗反射涂层(ARC)和铝的自然氧化层(Al2O3)进行预刻蚀。
步骤406 对铝进行主刻蚀。
步骤407 对主刻蚀残留物进行过刻蚀。
步骤408 刻蚀阻挡层。
步骤409 去除光刻胶。
需要指出的是，步骤404中，采用各向同性干法刻蚀方法刻蚀光刻胶层后，可能会 导致光刻胶层的厚度变薄，但由于减少的厚度很小，其对光刻胶层的剖面面积的影响可以 忽略。另外，也可以在涂光刻胶时，根据预测的各向同性干法刻蚀所引起的光刻胶层厚度的 减小值，将光刻胶涂得略厚一些，此时虽然光刻胶层的厚度增加了，但由于刻蚀得到的开口 为T型的光刻胶图案的顶部宽度增加了，因此，不会引起光刻胶层的坍塌。
图5-1为采用现有的曝光、显影方法后得到矩形光刻胶层示意图，图5-2为采用本 发明实施例提供的曝光、显影方法后得到的矩形光刻胶层示意图，图5-3为对图5-2所示的 矩形光刻胶层采用本发明实施例提供的各向同性干法刻蚀方法后得到的开口为T型的光 刻胶图案的示意图。显然，本发明实施例得到的开口为T型的光刻胶图案的剖面面积大于 现有技术得到的矩形光刻胶层的剖面面积，从而使得铝刻蚀过程中产生的聚合物增加，降 低了腐蚀生成物对铝的腐蚀。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。权利要求
1.一种铝刻蚀方法，该方法包括在铝层上形成光刻胶层；对光刻胶层进行曝光、显影并刻蚀所述光刻胶层，使其形成开 口为T型的光刻胶图案；以所述开口为T型的光刻胶图案为掩膜，对铝进行刻蚀。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对光刻胶层进行曝光、显影并刻蚀所述 光刻胶层，使其形成开口为T型的光刻胶图案包括A、根据预先设定的开口为T型的光刻胶图案的线宽和显影后的光刻胶层线宽的增加 量，确定显影后的所需的光刻胶层的线宽；B、根据步骤A所确定的显影后所需的光刻胶层的线宽，确定曝光功率，采用该曝光功 率对所述光刻胶层进行曝光；C、对曝光后的光刻胶进行显影，获取所需线宽的光刻胶图案；D、采用各向同性干法刻蚀方式刻蚀所述光刻胶图案，得到符合预先设定线宽要求的开 口为T型的光刻胶图案。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤D所述采用各向同性干法刻蚀方式刻蚀 所述光刻胶图案包括采用氯气Cl2和氮气队等离子体对光刻胶图案进行各向同性干法刻蚀。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用Cl2和N2等离子体对光刻胶图案 进行各向同性干法刻蚀为采用的刻蚀压力为15-30毫托，功率为400-1000瓦，Cl2的流量为50-200毫升/分 钟sccm, N2的流量为:10-100sccm，刻蚀时长为:10-100秒。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预设各向同性干法刻蚀的各刻蚀参数初始值；所述步骤C与D之间进一步包括Cl、将各向同性干法刻蚀的各刻蚀参数初始值作为各刻蚀参数的当前值；C2、采用各刻蚀参数的当前值，对光刻胶图案进行各向同性干法刻蚀；C3、判断刻蚀后的光刻胶图案的线宽是否等于预先设定的开口为T型的光刻胶图案的 线宽，若是，将各刻蚀参数的当前值作为步骤D的各向同性干法刻蚀采用的参数值；否则， 调整各刻蚀参数的当前值，返回步骤C2。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，预先将使得显影后所需的光刻胶层的线宽 等于所述预先设定的开口为T型的光刻胶图案的线宽时所采用的曝光功率作为初始曝光 功率，预设功率降低步长，步骤B所述根据步骤A所确定的显影后所需的光刻胶层的线宽，确定曝光功率包括Bi、将初始曝光功率减去功率降低步长，得到当前曝光功率；B2、采用当前曝光功率对光刻胶层进行曝光；B3、对曝光后的光刻胶层进行显影；B4、判断经步骤B3显影后的光刻胶的线宽是否等于步骤A所确定的显影后所需的光刻 胶层的线宽，若是，将当前曝光功率作为步骤B所采用的曝光功率；否则，将当前曝光功率 减去功率降低步长，返回步骤B2。
全文摘要
本发明公开了铝刻蚀方法，包括在铝层上形成光刻胶层；对光刻胶层进行曝光，显影并刻蚀所述光刻胶层，使其形成开口为T型的光刻胶图案；以所述开口为T型的光刻胶图案为掩膜，对铝进行刻蚀。本发明增大了显影后的光刻胶层的剖面面积，从而增加了铝刻蚀过程中生成的聚合物，降低了腐蚀生成物对铝的腐蚀。
文档编号C23F1/12GK102031524SQ20091019642
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者孙武, 张海洋, 符雅丽 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司