金属刻蚀工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种金属刻蚀工艺，所述金属刻蚀工艺用于对半导体衬底上的金属层进行刻蚀，所述金属刻蚀工艺在刻蚀设备中进行，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sccm。本发明通过采用大流量的刻蚀气体进行刻蚀工艺，减少半导体衬底边缘的聚合物沉积，改善刻蚀工艺造成的半导体衬底的聚合物剥落的缺陷。
【专利说明】
金属刻蚀工艺
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种金属刻蚀工艺。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工艺中，刻蚀工艺主要用于采用化学的或者物理的方法将半导体衬底上的各种材料层进行去除，以使得刻蚀后的材料层在半导体衬底上形成特定的图案，满足工艺的要求。
[0003]金属刻蚀作为刻蚀工艺的一种，主要用于对半导体衬底上的金属层进行刻蚀，以在半导体衬底上形成特定图形的金属连线。
[0004]现有技术的问题是在现有的金属刻蚀后，在半导体衬底边缘出现聚合物剥落(Pee I ing)的缺陷，影响了产品的良率。
[0005]因此，需要对现有的金属刻蚀工艺进行改善，以解决刻蚀工艺引起的半导体衬底边缘的聚合物剥落缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是提供一种金属刻蚀工艺，能改善刻蚀工艺引起的半导体衬底边缘的聚合物剥落的缺陷问题。
[0007]为了解决上述问题，本发明提出一种金属刻蚀工艺，用于对半导体衬底上的金属层进行刻蚀，所述金属刻蚀工艺在刻蚀设备中进行，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sccm。
[0008]可选地，所述刻蚀气体自半导体衬底的正面流向半导体衬底的两侧。
[0009]可选地，所述金属材质为铝，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体包括:Cl2和BCl3气体，其中Cl2的流量范围为200-250sccm，BCl3的流量范围为120-150sccm。
[00?O]可选地，所述半导体衬底的尺寸为直径300毫米，金属层的厚度为1.4-4.0微米，所述刻蚀气体采用Cl2和BCl3的混合气体，混合气体的流量为320-400sccm。
[0011]可选地，所述金属的材质为铝。
[0012]可选地，所述刻蚀设备的腔体压力范围为8-16Mt。
[0013]可选地，所述刻蚀设备的腔体体积范围为150000-170000立方厘米，所述刻蚀工艺的时间范围为140-260秒。
[0014]可选地，所述刻蚀气体的流量不超过500sccm。
[0015]可选地，所述刻蚀工艺的温度范围为40至60 °C。
[0016]可选地，所述刻蚀气体的流量范围为320_400sccm。
[0017]与现有技术相比，本发明有以下优点:
[0018]本发明提供的金属刻蚀工艺，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sCCm，采用了较高流量的刻蚀气体，一方面能够减少刻蚀工艺过程中刻蚀设备的腔体中的聚合物的摩尔浓度，减少半导体衬底的边缘的聚合物的沉积，另一方面采用较大流量的刻蚀气体也能够加快刻蚀工艺的进行，减少半导体衬底的边缘的聚合物的沉积时间，也有利于减少半导体衬底边缘的聚合物沉积，通过减少半导体衬底边缘的聚合物沉积，可减少刻蚀工艺后半导体衬底边缘聚合物剥落的缺陷。
【附图说明】
[0019]图1是现有技术刻蚀工艺后半导体衬底的边缘的缺陷扫描图；
[0020]图2是本发明所述的刻蚀工艺的半导体衬底表面的气体流向示意图；
[0021]图3是本发明的刻蚀工艺后半导体衬底的边缘的缺陷扫描图。
【具体实施方式】
[0022]现有技术在现有的金属刻蚀后，在半导体衬底边缘出现聚合物剥落(Peeling)的缺陷，参考图1所示的现有技术刻蚀工艺后半导体衬底的边缘的缺陷扫描图。上述缺陷主要发生在半导体的衬底的边缘。发明人进行研究发现，半导体衬底的尺寸越大，金属刻蚀后，在半导体衬底的边缘越容易发生聚合物剥落的缺陷。半导体衬底上的金属层的厚度越大，金属刻蚀在半导体衬底的边缘越容易发生聚合物剥落的缺陷。
[0023 ]而造成半导体衬底的边缘的聚合物剥离的原因是:半导体衬底边缘的聚合物的沉积，上述聚合物来自于刻蚀工艺自身。刻蚀工艺中的聚合物的摩尔浓度的方程式如下:
[0024]C = n/(Qt+PV)(n为反应聚合物的摩尔质量;Q为刻蚀气体的流量;t为刻蚀工艺时间;P为刻蚀设备的腔体压力;V为刻蚀设备的腔体体积)。
[0025]在金属刻蚀工艺过程中，在刻蚀设备的腔体压力P和腔体容积V不变的情况下，如果增加刻蚀气体的流量Q，会使聚合物的摩尔浓度C降低，从而减少聚合物在刻蚀腔体内的残留，从而减少在半导体衬底的边缘的聚合物沉积。
[0026]根据刻蚀工艺的反应平衡原理，刻蚀工艺中的聚合物的摩尔浓度C下降时，刻蚀工艺反应会正向加剧，增加刻蚀工艺的刻蚀速度，缩短刻蚀工艺所需时间，减少聚合物沉积的时间，改善半导体衬底边缘的聚合物沉积，从而减小因此而聚合物沉积造成的聚合物剥落问题。
[0027]为了解决上述问题，本发明采用大流量的刻蚀气体进行刻蚀工艺，本发明所述的刻蚀工艺用于对半导体衬底上的金属层进行刻蚀，所述金属刻蚀工艺在刻蚀设备中进行，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sccm。
[0028]请参考图2所示的本发明所述的刻蚀工艺的半导体衬底表面的气体流向示意图。刻蚀气体自半导体衬底10的正面流向半导体衬底10的两侧，半导体衬底10上形成有金属层U。作为一个实施例，所述金属层11的材质为铝，所述金属刻蚀工艺的气体包括Cl2和BCl3,其中Cl2的流量范围为200-250sccm BCl3的流量范围为120_150sccm。
[0029]所述半导体衬底10的尺寸可以为12英寸(即直径大约为300毫米)，金属层11的厚度为1.4-4.0微米，刻蚀气体采用Cl2、BC13和Ar的混合气体，混合气体的流量为320-400sCCm。由于半导体衬底10的尺寸会影响半导体衬底10的边缘的聚合物的沉积量，若半导体衬底10的尺寸较大，则应当相应增大刻蚀气体的流量，以减少大尺寸半导体衬底10的边缘的聚合物沉积。
[0030]本发明所述的金属层的材质为铝。
[0031]作为一个实施例，所述刻蚀设备的腔体压力范围为8_16Mt。为了保证刻蚀工艺的进行，所述刻蚀工艺的温度范围为40-60°C。
[0032]作为一个实施例，所述刻蚀设备的腔体体积范围为8_16Mt，所述刻蚀工艺的时间范围为140-260S。在所述腔体范围内，控制刻蚀工艺的时间，也可以减少半导体衬底10的边缘聚合物的沉积。
[0033]发明人还发现，刻蚀气体的流量不应当过大，因为气体流量过大会影响形成的半导体器件的特征尺寸，并且刻蚀气体流量过大会造成工艺均匀性变差。因此，为了不影响器件的特征尺寸以及均勾性，所述刻蚀气体的流量不超过500sccm。作为本发明的优选实施例，所述刻蚀气体的流量范围为320-400SCCm。在上述范围内，刻蚀工艺的均匀性、稳定性以及半导体衬底10的边缘的聚合物沉积都能有效的控制。
[0034]综上，本发明提供的金属刻蚀工艺，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sCCm，采用了较高流量的刻蚀气体，一方面能够减少刻蚀工艺过程中刻蚀设备的腔体中的聚合物的摩尔浓度，减少半导体衬底的边缘的聚合物的沉积，另一方面采用较大流量的刻蚀气体也能够加快刻蚀工艺的进行，减少半导体衬底的边缘的聚合物的沉积时间，也有利于减少半导体衬底边缘的聚合物沉积，通过减少半导体衬底边缘的聚合物沉积，可减少刻蚀工艺后半导体衬底边缘聚合物剥落的缺陷。
[0035]因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种金属刻蚀工艺，用于对半导体衬底上的金属层进行刻蚀，所述金属刻蚀工艺在刻蚀设备中进行，其特征在于，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体的流量不小于300sccm。2.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀气体自半导体衬底的正面流向半导体衬底的两侧。3.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述金属材质为铝，所述金属刻蚀工艺的刻蚀气体包括= Cl2和BCl3气体，其中Cl2的流量范围为200-250Sccm BCl3的流量范围为120-150Sccm。4.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述半导体衬底的尺寸为直径300毫米，金属层的厚度为1.4-4.0微米，刻蚀气体采用CldPBCl3的混合气体，混合气体的流量为320_400sccm。5.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述金属的材质为铝。6.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀设备的腔体压力范围为8-16Mto7.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀设备的腔体体积范围为150000-170000立方厘米，所述刻蚀工艺的时间范围为140-260秒。8.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀气体的流量不超过500sccmo9.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀工艺的温度范围为40至60Γ。10.如权利要求1所述的金属刻蚀工艺，其特征在于，所述刻蚀气体的流量范围为320-400sccmo
【文档编号】H01L21/3213GK105845565SQ201610356777
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】昂开渠, 曾林华, 任昱, 吕煜坤, 朱骏, 张旭升
【申请人】上海华力微电子有限公司