[發(fā)明專利]用于形成鎢布線的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 96108220.8
• 申請日: 1996-06-14
• 公開（公告）號: CN1074856C
• 公開（公告）日: 2001-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃成輔
• 申請（專利權(quán)）人: 現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L21/3213
• 分類號: H01L21/3213;H01L21/768
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陳亮

本發(fā)明涉及用于形成鎢布線的方法，尤其涉及用于把銅薄膜改變成厚度增加的氯化銅(CuClx)膜，從而形成鎢布線的方法。

為了形成這樣的鎢布線，使用了不同的方法。例如，在半導(dǎo)體襯底上形成由鈦/氮化鈦(Ti/TiN)膜的組成的多層結(jié)構(gòu)的鎢結(jié)層，來獲得鎢布線。于是在鎢結(jié)層上形成鎢膜。在此鎢膜上，依據(jù)使用金屬布線掩模的刻蝕工藝形成光致抗蝕劑膜圖形。用此光致抗蝕劑膜圖形作掩模，然后連續(xù)地刻蝕鎢膜和鎢結(jié)層，從而形成鎢布線。

依據(jù)該技術(shù)，使用氟基等離子體(SF₆和C₂F₆)對鎢膜進(jìn)行刻蝕。此刻蝕也在鎢膜和光致抗蝕劑膜圖形之間低刻蝕選擇比下進(jìn)行。同時，光致抗蝕劑膜圖形顯示出其阻抗隨圖形本身厚度的減少而反比地增加。這樣一種阻抗的增加導(dǎo)致功耗的大大增加。此外，厚度薄的光致抗蝕劑膜圖形其后難于使用光刻工藝來形成間距窄的圖形。在此情形下，工藝余量也變小。

為了解決光致抗蝕劑膜圖形厚度薄引起的這樣一些缺點(diǎn)，已提出另外一種方法，它要在上述鎢膜上淀積氮化鈦，以便當(dāng)形成鎢布線時實現(xiàn)光致抗蝕劑膜圖形和氮化鈦膜之間高的刻蝕選擇比。依據(jù)此方法，可增加光致抗蝕劑膜圖形的厚度，因為用了氮化鈦?zhàn)鳛檠谀！Ｈ欢谛纬山饘俨季€的刻蝕步驟中同時刻蝕氮化鈦膜、鎢膜和鎢結(jié)層的情況下，由于氮化鈦膜而使鎢結(jié)層的厚度有一個限制。這導(dǎo)致工藝余量減小且難于工藝控制，從而降低了最后所獲半導(dǎo)體器件的可靠性。它也很難實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的高集成度。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于形成鎢布線的方法，其中使用氯基等離子體在將形成金屬布線的區(qū)域上形成刻蝕阻擋層，俾使該阻擋層用作為形成金屬布線時的掩模，從而減少對鎢結(jié)層的厚度限制。

依據(jù)本發(fā)明，通過提供一種形成鎢布線的方法來實現(xiàn)此目的，該方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成形成鎢結(jié)層；在鎢結(jié)層上形成鎢膜；形成適當(dāng)?shù)墓庵驴刮g劑膜圖形，以暴露鎢膜上相應(yīng)于將形成金屬布線的部分；固化光致抗蝕劑膜圖形；在鎢膜暴露的部分上選擇性地形成銅薄膜；利用氯基等離子體對銅薄膜進(jìn)行處理，從而形成氯化銅薄膜；除去光致抗蝕劑膜圖形；把氯化銅薄膜作為掩模對鎢膜和鎢結(jié)層進(jìn)行刻蝕；以及除去氯化銅薄膜。

鎢結(jié)層最好由鈦和氮化鈦(Ti/TiN)膜所組成多層結(jié)構(gòu)組成。鎢結(jié)層的厚度可為500到1,000。鎢膜的厚度可為3,000到5,000。最好依據(jù)使用WF₆-H₂反應(yīng)的化學(xué)氣相淀積法形成鎢膜。

可通過對負(fù)型光致抗蝕劑膜進(jìn)行光刻來形成光致抗蝕劑膜圖形。光致抗蝕劑膜圖形的厚度最好在0.5到0.7μm。

可在120到200℃的溫度下進(jìn)行固化步驟。通過使用Cu(HFA)₂-H₂反應(yīng)的化學(xué)氣相淀積法形成銅薄膜。最好在低于200℃的溫度和2到3乇的氣壓下進(jìn)行化學(xué)氣相方法。

銅薄膜的厚度最好為1,000到3,000。通過使用氯基等離子體處理銅薄膜而形成的氯化銅薄膜的厚度比銅薄膜大1.5到2倍。可使用100到5000毫乇的氣壓和250到600瓦的電功進(jìn)行氯基等離子體處理。最好依據(jù)使用氧等離子體的干刻蝕方法除去光致抗蝕劑膜圖形。

可依據(jù)使用氟基等離子體、氣壓在100到300毫乇和電功在100到600瓦的刻蝕方法對鎢膜進(jìn)行刻蝕步驟。另外也可依據(jù)使用氯基等離子體、氣壓在100到200毫乇和電功在100到300瓦的刻蝕方法對鎢結(jié)層進(jìn)行刻蝕步驟。可使用PEt₃除去氯化銅薄膜。

依據(jù)本發(fā)明的方法，氯化銅薄膜的厚度不斷增加，因而可控制其厚度。通過控制厚度，可把氯化銅薄膜用作為刻蝕鎢層和除去鎢結(jié)層時的刻蝕阻擋層。因此，即使在使用薄的光致抗蝕劑膜圖形時也沒有問題。

從以下實施例的描述，結(jié)合附圖參考，將使本發(fā)明的其它目的和方面變得明顯起來，其中：

圖1A到1F分別示出依據(jù)本發(fā)明形成鎢布線方法的剖面圖。

參考圖1A到1F，依次說明依據(jù)本發(fā)明的實施例用于形成鎢布線的方法。