薄场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及刻蚀工艺，公开了一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用，所述薄场铝栅的铝刻蚀工艺包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如下：在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30～40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125～150标况毫升每分，压力为35～45毫托，负偏压为-220～-180伏，自动捕捉终点；在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30～40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125～150标况毫升每分，压力为35～45毫托，负偏压为-220～-180伏，过刻蚀时长为1分钟。采用本发明的技术方案，可大大提高铝比氧化层的选择比，减少栅氧损失，进而提高产品良率。
【专利说明】薄场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及刻蚀工艺，特别是涉及一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用。
【背景技术】
[0002] 铝刻蚀是半导体制造领域主要的刻蚀工艺之一，主要作用是将设计的金属栅及连 线图形转移到产品上，从而实现栅极或者连线的作用。6寸半导体制造工厂的铝刻蚀机一般 为应用材料8330铝刻蚀机和LAM9600铝刻蚀机。
[0003] 在半导体制造领域，应用材料8330铝刻蚀机用常规的方法能做的最大选择比A1/ 0X (铝比氧化层）为3/1，因为应用材料8330铝刻蚀机设备本身硬件构造的特性导致其各 向异性能力很弱，在铝刻蚀过程中必须增加偏压，加强各向异性的刻蚀，才能保证铝形貌符 合产品规范要求，这样则必然会导致较低的铝对氧化层的选择比。应用材料8330铝刻蚀机 作业模式为炉式(单腔多片，一次最多可同时放18片)，存在一定的片间差异。
[0004] 薄场铝栅的铝刻蚀工艺，因为其衬底氧化层非常的薄，要求刻蚀对衬底损伤越小 越好，对铝刻蚀机台工艺的铝对氧化层的选择比要求非常高。薄场铝栅产品的栅氧非常的 薄，只有520埃（A )左右，过低的选择比使得应用材料8330铝刻蚀机极难实现薄场铝栅的 铝刻蚀。
[0005] 2. 5微米薄场铝栅工艺,铝下的栅氧仅520 A ( +/-25 A )，且在干法刻蚀之后要 保留150 A以上的栅氧，即栅氧损失最大点只能为370人;而现有技术中应用材料8330铝 刻蚀机米用标准CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导 体）工艺进行铝刻蚀时，采用氯气、三氯化硼和三氟甲烷的混合气体来刻蚀金属铝，当刻蚀 薄场铝栅的铝层时，存在铝对氧化层的选择比过低的技术问题，一般刻蚀12000人的铝，栅 氧损失一般在1000?2600A，远大于栅氧允许的最大损失320 A。
[0006] 现有技术的缺陷在于，薄场铝栅在应用材料8330铝刻蚀机上采用标准CMOS工艺 作业时，铝对氧化层的选择比较低，导致栅氧易被刻穿，并损伤衬底，造成产品报废。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用，用以提高铝对氧化层 的选择比，减少棚氧损失，提1?广品良率。
[0008] 本发明涉及一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺，包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤，所述工 艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如下：
[0009] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，自动捕捉终点；
[0010] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0011] 在本发明技术方案中，相对于标准CMOS工艺，降低负偏压，增加了氯气流量并增 大了压力，大大提高了铝比氧化层的选择比，进而减少栅氧损失，避免损伤衬底，提高产品 的良率。
[0012] 作为优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如 下：
[0013] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点；
[0014] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，压力为40毫托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0015] 作为优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如 下：
[0016] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，自动捕捉终点；
[0017] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0018] 在本发明优选的技术方案中，引入氮气，由于氮气可与铝条侧壁生成氮化铝，因此 很好地保护了铝条侧壁，并获得了很好的均匀性。
[0019] 作为进一步优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀 条件如下：
[0020] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉 錄占.
[0021] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时 长为1分钟。
[0022] 作为更进一步优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻 蚀条件如下：
[0023] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点；
[0024] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为 1分钟。
[0025] 对上述任一项所述工艺，在所述过刻蚀步骤之后还包括对所述薄场铝栅进行湿法 刻蚀。
[0026] 为了保证无硅渣，还需要对过刻蚀步骤之后的薄场铝栅进行湿法刻蚀，用于去除 硅渣，例如，采用Freckle药液进行湿法扫硅渣。
[0027] 本发明还涉及上述工艺在使用应用材料8330铝刻蚀机进行薄场铝栅的铝刻蚀中 的应用。
[0028] 本发明提供的薄场铝栅的铝刻蚀工艺，降低负偏压、增加氯气的流量，并且增大压 力，大大提高了 A1/0X的选择比；引入氮气，很好地保护了铝条侧壁，并获得了很好的均匀 性；衬底无损伤，栅氧仅刻蚀290 A左右。与应用材料8330标准CMOS工艺相比，本发明所 提供的应用材料8330铝刻蚀机优化后薄场铝栅的铝刻蚀工艺的均匀性和选择比均有很大 的改善，因为应用材料8330铝刻蚀机本身各向异性能力较弱及湿法刻蚀去除硅渣的引入， 本发明所提供的应用材料8330铝刻蚀机优化后薄场铝栅的铝刻蚀工艺刻蚀后检验关键 尺寸（After Etching Inspection Critical Dimension，简称 AEI CD)，即最小错条宽度， 比LAM9600铝刻蚀机小0. 3um，更接近规范的中心值，能包住前层的孔，且轮廓角度大于85 度，符合产品要求。在线的外观检验、关键尺寸及残氧的测量均符合产品的要求，圆片测试 (Wafer Acceptance Test,简称WAT)及封装前对晶圆进行测试（Chip Prober,简称CP)的 良率也正常，并可与LAM9600匹配。
【具体实施方式】
[0029] 为了提高对薄场铝栅进行铝刻蚀时铝比氧化层的选择比，本发明实施例提供一种 场铝栅的铝刻蚀工艺及其应用。在该技术方案中，相对于标准CMOS工艺，降低负偏压，增加 了氯气流量并增大了压力，大大提高了铝比氧化层的选择比，进而减少栅氧损失，避免损伤 衬底，提高了产品的良率。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施 例对本发明作进一步详细的说明。
[0030] 本发明实施例提供一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺，包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤， 所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如下：
[0031] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，自动捕捉终点；
[0032] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0033] 上述主刻蚀步骤和过刻蚀步骤的铝刻蚀条件可用以下方式表示：
[0034] 主刻蚀：
[0035] 30 ?40sccm Cl2/125 ?150sccm BCl3/35 ?45mTor;r/-220 ?-180V/EPD ;
[0036] 过刻蚀：
[0037] 30 ?40sccm Cl2/125 ?150sccm BCl3/35 ?45mTor;r/-220 ?-180V/01:00。
[0038] 其中，seem 即标况毫升每分，全称为 Standard-state Cubic Centimeter per Minute，其为体积流量单位；Cl2为氯气；BC13为三氯化硼；mTorr即毫托，压力单位；V即伏 特，简称伏，偏压单位；EH)即自动捕捉终点，全称为End PointDetector ;01:00表示一分 钟。后续列举的具体实施例采用该方式表示主刻蚀步骤和过刻蚀步骤的铝刻蚀条件。
[0039] 在本发明实施例中，相对于标准CMOS工艺，降低负偏压，增加了氯气流量并增大 了压力，大大提高了铝比氧化层的选择比，进而减少栅氧损失，避免损伤衬底，提高产品的 良率。更优选的，在主刻蚀和过刻蚀中，氯气的流量为32?38SCCm，三氯化硼的流量为 128?135sccm，压力为38?42mTorr，负偏压为-195?-205V，主刻蚀自动捕捉终点，过刻 蚀时长为一分钟。
[0040] 作为优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如 下：
[0041] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点；
[0042] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况毫升每分，三氯化硼的流量为130标况毫 升每分，压力为40毫托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0043] 本发明优选的实施例，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝 刻蚀条件如下：
[0044] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，自动捕捉终点；
[0045] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况毫升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
[0046] 在本发明优选的实施例中，引入氮气，由于氮气可与铝条侧壁生成氮化铝，因此很 好地保护了铝条侧壁，并获得了很好的均匀性。
[0047] 作为进一步优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀 条件如下：
[0048] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉 錄占.
[0049] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时 长为1分钟。
[0050] 作为更进一步优选，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻 蚀条件如下：
[0051] 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕 升每分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点；
[0052] 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况毫升每分，三氯化硼的流量为130标况毫 升每分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为 1分钟。
[0053] 对上述任一实施例所述工艺，在所述过刻蚀步骤之后还包括对所述薄场铝栅进行 湿法刻蚀。为了保证无硅渣，还需要对过刻蚀步骤之后的薄场铝栅进行湿法刻蚀，用于去除 硅渣，例如，采用Freckle药液进行湿法扫硅渣。
[0054] 在上述实施例中，若工艺要求栅氧层比较薄，且要求刻蚀后还有一定厚度的栅氧 残留，则可增加氯气的流量，同时增加氮气的流量，来达到铝条侧壁形貌能满足要求的前提 下，残留的氧化层厚度达到要求。
[0055] 本发明实施例还涉及上述工艺在使用应用材料8330铝刻蚀机进行薄场铝栅的铝 刻蚀中的应用。
[0056] 在对薄场铝栅进行铝刻蚀之前包括：在衬底上形成栅氧层及覆盖栅氧层的铝金属 层；在铝金属层表面上形成光刻胶层，覆盖所述铝金属层；对所述光刻胶层进行光刻，在所 述光刻胶层上形成所需要的刻蚀的区域。本发明实施例提供的是利用应用材料8330铝刻 蚀机对所述区域进行薄场铝栅的刻蚀，形成所需要的图形。在刻蚀之后还要去除所述光刻 月父层。
[0057] 以下列举具体实施例来说明所提供的薄场铝栅的铝刻蚀工艺。但本发明并不限于 下述实施例。
[0058] 应用材料8330标准CMOS工艺：
[0059] 主刻蚀：21sccm Cl2/145sccm BCl3/14sccm CHF3/25mTorr/-250V/EPD (自动捕捉 錄占）.
[0060] 过刻蚀：21sccm Cl2/145sccm BCl3/14sccm CHF3/25mTorr/-250V/8:30。
[0061] 标准CMOS工艺的主刻蚀(过刻蚀与主刻蚀一致）A1/0X选择比为2. 5 :1，而应用材 料8330作业薄场铝栅至少需要提升A1/0X选择比至8/1，同时保证Unif (均匀性)〈10%，否 则无法保证Rox (剩余氧化层）> 150
[0062] 为了满足应用材料8330作业薄场铝栅的这些条件，发明人引进N2，并对压力、负偏 压、Cl2、N2和BC13五个参数进行了优化。
[0063] 优化结果见表1。
[0064] 表1 :应用材料8330作业薄场铝栅工艺的参数优化结果
[0065]
【权利要求】
1. 一种薄场铝栅的铝刻蚀工艺，其特征在于，包括主刻蚀步骤和过刻蚀步骤，所述工艺 使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄场铝栅的铝刻蚀条件如下： 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况晕升每分，三氯化硼的流量为125?150 标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，自动捕捉终点； 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况晕升每分，三氯化硼的流量为125?150 标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
2. 如权利要求1所述工艺，其特征在于，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄 场铝栅的铝刻蚀条件如下： 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，压力为40毫托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点； 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为1分钟。
3. 如权利要求1所述工艺，其特征在于，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄 场铝栅的铝刻蚀条件如下： 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况晕升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，自动捕捉终点； 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为30?40标况晕升每分，三氯化硼的流量为125? 150标况晕升每分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为35?45晕托，负偏压 为-220?-180伏，过刻蚀时长为1分钟。
4. 如权利要求3所述工艺，其特征在于，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄 场铝栅的铝刻蚀条件如下： 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终 占. 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，氮气的流量为60?80标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为 1分钟。
5. 如权利要求4所述工艺，其特征在于，所述工艺使用应用材料8330铝刻蚀机进行，薄 场铝栅的铝刻蚀条件如下： 在主刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，自动捕捉终点； 在过刻蚀步骤中，氯气的流量为35标况晕升每分，三氯化硼的流量为130标况晕升每 分，氮气的流量为75标况晕升每分，压力为40晕托，负偏压为-200伏，过刻蚀时长为1分 钟。
6. 如权利要求1?5任一项所述工艺，其特征在于，在所述过刻蚀步骤之后还包括对所 述薄场铝栅进行湿法刻蚀。
7. 权利要求1?6任一项所述工艺在使用应用材料8330铝刻蚀机进行薄场铝栅的铝 刻蚀中的应用。
【文档编号】H01L21/28GK104517821SQ201310446635
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】李方华, 宋磊, 陈定平 申请人:北大方正集团有限公司, 深圳方正微电子有限公司