一种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体工艺技术领域，涉及一种刻蚀方法，尤其涉及一种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法。
【背景技术】
[0002]氮化钽是一种电阻材料，随着半导体制造技术的不断发展，氮化钽的应用越来越广泛，由于氮化钽薄膜比其他薄膜产品相比具有更高的稳定性、更低的电阻温度系数、可以在更严酷的自然条件下应用等优点，所以大功率的氮化钽薄膜电阻可以带来更高的经济效.、/■
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[0003]铁(Fe)，钴(Co)，钛(Ti)，镍(Ni)等金属或复合金属可以作为一些半导体器件的电极，所以在半导体工艺中会有氮化钽沉积在铁(Fe)，钴(Co)，钛(Ti)，镍(Ni)等金属或复合金属上。
[0004]而业界刻蚀氮化钽的工艺通常使用含有氟的气体，会产生很多的副产物和聚合物(包括大量钽的聚合物残渣)，后续工艺清洁难度很大，极容易造成器件的接触问题，降低器件的成品率。
[0005]有鉴于此，如今迫切需要开发一种新的刻蚀氮化钽的方法，以便克服现有刻蚀方法的上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:提供一种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法，可克服器件接触不良的问题，得到非常干净的表面，提高器件的成品率。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括:
[0009]步骤S1、将带有含钽薄膜的基片放入电感耦合反应离子刻蚀机台的反应腔室中；
[0010]步骤S2、向反应腔室中通入反应气体，包括20?50sccm Cl2,30?100sccmBCl3、10 ?30sccm N2λ50 ?200sccm Ar ；
[0011]步骤S3、将反应腔室压力控制在15?50mt，温度控制在35°C ；
[0012]步骤S4、用低偏置功率20?100瓦对硅片进行刻蚀，源极功率根据刻蚀速率的需要调整，功率和刻蚀速率成正比；
[0013]步骤S5、经过设定时间的刻蚀反应，得到含有很少量副产品的成型基片，所述副产品主要为钽的聚合物，降低后续清洁的难度；
[0014]步骤S6、刻蚀后的清洗:清洁气体为氧气；步骤S6具体包括:
[0015]步骤S61、将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的腔室中；
[0016]步骤S62、向该腔室中通入清洁气体氧气O2 ；
[0017]步骤S63、控制所述腔室的温度在70°C?250°C，控制所述腔室的压力在0.5?3Torr ；
[0018]步骤S64、用等离子体对硅片进行低能反应刻蚀，去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。
[0019]一种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法，所述刻蚀方法包括:使用氯气和氯化硼刻蚀金属层上的含钽薄膜。
[0020]作为本发明的一种优选方案，在含钽薄膜上沉积一层或者多层的隔离材料；先刻蚀隔离材料，而后使用氯气和氯化硼刻蚀含钽薄膜。
[0021]作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法包括:
[0022]步骤S1、将带有含钽薄膜的基片放入电感耦合反应离子刻蚀机台的反应腔室中；
[0023]步骤S2、向反应腔室中通入刻蚀气体；刻蚀气体包括氯气和氯化硼；
[0024]步骤S3、用低偏置功率20?100瓦对硅片进行刻蚀。
[0025]作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2中，辅助刻蚀气体包氩气、氮气的一种或多种；反应腔室的温度控制在0°c?50°C，反应腔室的压力控制在15?50mTorr ;主要刻蚀气体流量为10?200sccm，辅助刻蚀气体总流量为10?500sccm。
[0026]作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括:
[0027]步骤S4、经过设定时间的刻蚀反应，得到含有很少量副产品的成型基片，所述副产品主要为钽的聚合物，降低后续清洁的难度；
[0028]步骤S5、刻蚀后的清洗:清洁气体为氧气。
[0029]作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法还包括刻蚀后的清洗方法，具体包括:
[0030]将刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的腔室中；
[0031]向该腔室中通入清洁气体，清洁气体为氧气；
[0032]控制所述腔室的温度在70°C?250°C，控制所述腔室的压力在0.5?3Torr ；
[0033]用等离子体对硅片进行低能反应刻蚀，去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。
[0034]作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法还包括刻蚀后的清洗方法，具体包括:
[0035]将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的反应腔室中；
[0036]向该反应腔室中通入清洁气体，直至清洁气体充满反应腔室，清洁气体为氧气；
[0037]控制反应腔室的温度在80°C?150°C，控制反应腔室的压力在I?2Torr ；
[0038]用100?500瓦功率的等离子体对硅片进行低能反应刻蚀；经过设定时间的反应去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。
[0039]作为本发明的一种优选方案，所述含钽薄膜为氮化钽薄膜。
[0040]本发明的有益效果在于:本发明提出的金属层上含钽薄膜的刻蚀方法，可克服器件接触不良的问题，得到非常干净的表面，提高器件的成品率。本发明方法使用氯气(CI2)和氯化硼(BCl3)刻蚀氮化钽，刻蚀后可以得到非常干净的表面；同时氯气(Cl2)和氯化硼(BCl3)对铁(Fe)，钴(Co)，钛(Ti)，镍(Ni)等金属或复合金属的蚀刻速率很低，可以停在其材料上。
【附图说明】
[0041]图1为本发明刻蚀方法的流程图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0043]实施例一
[0044]本实施例以刻蚀金属层上的氮化钽为例介绍本发明，当然，本发明方法也可以刻蚀其他含钽薄膜。本发明揭示了一种金属层上含钽薄膜的刻蚀方法，使用氯气(Cl2)和氯化硼(BCl3)刻蚀氮化钽。
[0045]具体地，所述刻蚀方法采用电感耦合反应离子刻蚀机台；该电感耦合反应离子刻蚀机台的电感耦合包括两个功率控制单元，即源极功率控制单元和偏置功率控制单元；所述偏置功率控制单元的功率控制在20?100W(如功率控制在20W、30W、50W、100W);同时，所述刻蚀方法所用气体为氯气(Cl2)和氯化硼(BCl3)，气体流量为50?200sccm(如50sccm、70sccm、80sccm、10sccm);反应腔室的温度控制在(TC?50°C (如(TC、30°C、35°C、40°C、45°C、50°C );反应腔室的压力控制在 10 ?50mTorr(如 1mTorr、50mTorr、20mTorr)。本实施例中，所述偏置功率控制单元的功率控制在30W，所述刻蚀方法所用的气体流量为80SCCm ；反应腔室的温度控制在35 °C ;反应腔室的压力控制在50mTorr。
[0046]此外，所述刻蚀方法还可以包括刻蚀后的清洗方法，包括:将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的腔室中；向该腔室中通入清洁气体，清洁气体为氧气；控制所述腔室的温度在70 V?150°C，控制所述腔室的压力在0.5?3Torr ;用等离子体对硅片进行低能反应刻蚀，去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。具体地，本实施例中，所述清洗方法具体包括:将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的反应腔室中；向该反应腔室中通入清洁气体，直至清洁气体充满反应腔室，清洁气体为氧气；控制反应腔室的温度在100°C，控制反应腔室的压力在1.5Torr ;用500瓦功率的等离子体对硅片进行低能反应刻蚀；经过设定时间的反应去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。
[0047]请参阅图1，本发明氮化钽反应离子刻蚀方法具体包括如下步骤:
[0048]【步骤SI】将带有氮化钽膜的基片放入电感耦合反应离子刻蚀机台的反应腔室中。采用的电感耦合反应离子刻蚀台的电感耦合包括两个功率控制单元，即源极功率控制单元和偏置功率控制单元；所述源极功率控制单元的功率控制在10?3000W，所述偏置功率控制单元的功率控制在O?100W。
[0049]【步骤S2】向反应腔室中通入刻蚀气体；主要刻蚀气体为氯气(CL2)和氯化硼(BCL3)，辅助刻蚀气体包括氧气、氩气、氮气的一种或多种；主要刻蚀气体流量为10?200sccm (如 lOsccm、100sccm、200sccm、150sccm);辅助刻蚀气体总流量为 10 ?500sccm(如 lOsccm、100sccm、500sccm、200sccm)。
[0050]【步骤S3】反应腔室的温度控制在0°C?50°C(如0°〇、351:、50°0;反应腔室的压力控制在 I5 ?5OmTorr (如 15mTorr、5OmTorr、2OmTorr、3OmTorrX
[0051]【步骤S4】用低偏置功率20?100瓦对硅片进行刻蚀