[發(fā)明專利]一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法

有效

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• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102420121A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李程;楊渝書;陳玉文;邱慈云
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/3105
• 分類號: H01L21/3105;H01L21/311
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硬質(zhì)掩膜的處理方法，尤其涉及一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體邏輯電路65nm及更先進(jìn)的技術(shù)階段中，參考圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的工藝流程圖，制造工藝的順序是：首先，在基底上形成刻蝕阻擋層后，再依次形成低K介質(zhì)層，覆蓋層和氮化鈦薄膜，其中，氮化鈦薄膜作為硬質(zhì)掩膜被廣泛應(yīng)用于后段低K值材料集成的工藝中，在之后的工藝中，還包括光刻步驟以形成圖案，對氮化鈦薄膜進(jìn)行氟基等離子刻蝕的步驟，以及刻蝕后的處理步驟。

其中，由于氮化鈦薄膜經(jīng)氟基等離子刻蝕后，薄膜會(huì)在環(huán)境中水蒸氣的影響下產(chǎn)生顆粒狀物質(zhì)并不斷生長于薄膜表面，且極難使用傳統(tǒng)方法去除，因而極大地影響了相關(guān)產(chǎn)品的良品率和可靠性。

針對這個(gè)問題，目前業(yè)界所采用的解決方案是：使用氮?dú)獗Ｗo(hù)刻蝕后的薄膜以避免水蒸氣的接觸，也就是在薄膜的表面通過充入氮?dú)鈦硇纬筛綦x層。

但此種方法對于盛放晶圓的容器和相關(guān)充氣設(shè)備提出了較高的要求，并產(chǎn)生了額外的費(fèi)用，非常不利于廣泛的使用這種方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是抑制或解決經(jīng)過氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜表面顆粒增加的技術(shù)問題。

本發(fā)明公開一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法，其中，包括如下步驟：

用第一等離子體對覆蓋在半導(dǎo)體器件上氮化鈦薄膜進(jìn)行處理，將擴(kuò)散于所述氮化鈦薄膜內(nèi)部的氟離子脫離；

用第二等離子體對所述氮化鈦薄膜進(jìn)行處理，將所述氮化鈦薄膜進(jìn)行表面鈍化處理。

上述的處理方法，其中，所述第一等離子體為H2氣體的等離子體。

上述的處理方法，其中，所述第二等離子體為CH4氣體的等離子體。

上述的處理方法，其中，所述第一等離子體為H2氣體與N2氣體組合的等離子體。

上述的處理方法，其中，所述第二等離子體為CH4氣體與N2氣體組合的等離子體。

上述的處理方法，其中，所述第一等離子體和所述第二等離子體對所述氮化鈦薄膜的處理的方法為干法刻蝕。

本發(fā)明通過使用特定氣體或氣體組合的等離子體，分步進(jìn)行表面處理，對氮化鈦薄膜進(jìn)行脫氟和鈍化，以控制空氣環(huán)境中的水蒸氣進(jìn)入其中來抑制刻蝕后顆粒物的生成，使得氮化鈦薄膜表面顆粒增加的現(xiàn)象得到明顯控制，且有效時(shí)間大大延長，超過當(dāng)前業(yè)界水平，相比現(xiàn)在使用氮?dú)獗Ｗo(hù)刻蝕后的薄膜以避免水蒸氣的接觸，在成本上有著無可比擬的優(yōu)勢，可以廣泛推廣使用本發(fā)明的制造工藝。

附圖說明

通過閱讀參照如下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的，半導(dǎo)體邏輯電路65nm及更先進(jìn)的技術(shù)中，制造工藝的流程圖；以及

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的，一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法的流程圖；。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式來對本發(fā)明的一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

結(jié)合圖1和圖2，其中，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的，一種針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法的流程圖。本發(fā)明的工藝過程是針對圖1中步驟S116，刻蝕后處理的新工藝，由于在圖1中的步驟S115，對氮化鈦薄膜進(jìn)行氟基等離子刻蝕，此時(shí)氮化鈦薄膜表面及其內(nèi)部有氟離子存在，因此，必須要去除氟離子，又因?yàn)榈伇∧け砻骖w粒的增加是因?yàn)閿U(kuò)散于氮化鈦薄膜內(nèi)的游離氟離子接觸空氣中水蒸氣后與氮化鈦和空氣中的氧氣發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，因此應(yīng)該采取使所述氮化鈦薄膜表面鈍化的措施，以減小氮化鈦薄膜表面與空氣的接觸面積，從而減小反應(yīng)速率。具體地，先執(zhí)行步驟S210，用第一等離子體對覆蓋在半導(dǎo)體器件上的氮化鈦薄膜進(jìn)行處理，將擴(kuò)散于所述氮化鈦薄膜內(nèi)部的氟離子脫離；再執(zhí)行步驟S211，用第二等離子體對所述氮化鈦薄膜進(jìn)行處理，將所述氮化鈦薄膜進(jìn)行表面鈍化處理。

進(jìn)一步地，本發(fā)明公開針對氟基等離子體刻蝕后的氮化鈦薄膜的處理方法所用的等離子體。在一個(gè)優(yōu)選例中，所述第一等離子體為H2氣體的等離子體，用H2氣體的等離子體對氟基氣體刻蝕后的氮化鈦薄膜進(jìn)行等離子表面處理，將擴(kuò)散于氮化鈦薄膜內(nèi)部的氟離子脫離；所述第二等離子體為CH4氣體的等離子體，用CH4氣體的等離子體，對氟基氣體刻蝕后的氮化鈦薄膜表面鈍化處理，以控制空氣環(huán)境中的水蒸氣進(jìn)入所述氟基氣體刻蝕后的氮化鈦薄膜，這樣，最終達(dá)到抑制氮化鈦薄膜表面顆粒增加的效果。