[發明專利]應用于MIM電容的刻蝕方法

有效

• 申請號: 202010600395.4
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111627812B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 姚道州;馬莉娜;肖培
• 申請（專利權）人: 華虹半導體（無錫）有限公司;上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;H01L21/02;H01L49/02
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 羅雅文

本申請公開了一種應用于MIM電容的刻蝕方法，涉及半導體制造領域，該方法包括在半導體襯底上依次形成下極板金屬層、介質層、上極板金屬層；通過光刻工藝定義上極板圖形；根據所述上極板圖形刻蝕所述上極板金屬層，以所述介質層為刻蝕停止層；利用CF₄和Ar的混合氣體吹掃所述半導體襯底；通過N個剝除過程去除所述上極板金屬層上方的光刻膠，N為大于等于2的整數；每個剝除過程包括水蒸氣除氯處理和光刻膠剝除處理；解決了目前刻蝕MIM電容的上極板過程中產生的聚合物容易粘附在上極板上，影響后續工藝的問題；達到了避免MIM電容的上極板在刻蝕后有聚合物附著，優化上極板刻蝕工藝的效果。

技術領域

本申請涉及半導體制造領域，具體涉及一種應用于MIM電容的刻蝕方法。

背景技術

電容是常用的無源器件之一，作為集成電路中的重要組成部分，被廣泛應用于各種芯片中。集成電路芯片中的電容結構包括MIM(metal insulator metal,金屬-絕緣層-金屬)電容、PIP(poly insulator poly，多晶硅-絕緣層-多晶硅)電容、MOM(metal oxidemetal，金屬-氧化物-金屬)電容。

MIM電容包括下極板、上極板、位于上級板和下極板之間的介質層，MIM電容可在BEOL(Back End of Line，后端工藝)處理過程中制作。在MIM電容的刻蝕過程中，所使用的光刻膠種類為I-line(365nm)，厚度大約為1.1μm。目前MIM電容的上極板材料一般為氮化鈦(TiN)，TiN的厚度較薄，在刻蝕過程中消耗的光刻膠的厚度大約為0.2μm左右，且在刻蝕過程中會產生含TiCl_x的聚合物，含TiCl_x的聚合物會覆蓋在光刻膠上，對后續的微波干法刻蝕造成影響，此外，由于刻蝕過程中光刻膠的消耗量少，剩余的光刻膠在去膠過程中也會產生大量的聚合物。

因刻蝕產生的聚合物和去膠產生的聚合物結合，容易緊緊黏附在MIM電容的上極板上，會給后續的濕法清洗步驟造成負載(loading)過大的問題，還可能導致器件缺陷。

發明內容

為了解決相關技術中的問題，本申請提供了一種應用于MIM電容的刻蝕方法。該技術方案如下：

一方面，本申請實施例提供了一種應用于MIM電容的刻蝕方法，該方法包括：

在半導體襯底上依次形成下極板金屬層、介質層、上極板金屬層；

通過光刻工藝定義上極板圖形；

根據上極板圖形刻蝕上極板金屬層，以介質層為刻蝕停止層；

利用CF₄和Ar的混合氣體吹掃半導體襯底；

通過N個剝除過程去除上極板金屬層上方的光刻膠，N為大于等于2的整數；

其中，每個剝除過程包括水蒸氣除氯處理和光刻膠剝除處理。

可選的，通過光刻工藝定義上極板圖形，包括：

在半導體襯底上形成光刻膠層；

通過光刻工藝在光刻膠層形成上極板圖形。

可選的，根據上極板圖形刻蝕上極板金屬層，包括：

利用BCl₃和Cl₂對上極板金屬層進行刻蝕。

可選的，介質層的材料為氮化硅。

可選的，上極板金屬層的材料為氮化鈦。

可選的，下極板金屬層的材料包括鋁層、位于鋁層上方的鈦層、位于鈦層上方的氮化鈦層。

可選的，在每個剝除過程，利用干法刻蝕工藝刻蝕光刻膠兩次。

可選的，該方法還包括：