[发明专利]等离子蚀刻过渡金属氧化物的方法

说明书

【0001】本申请要求2007年3月1日提交的美国专利申请11/681,022的优先 权，该美国专利申请以其全部内容通过参考合并于本文。

背景技术

【0002】典型的过渡金属及过渡金属化合物是难以蚀刻的，因为大多数 普通蚀刻剂产生非挥发性的副产物，这些副产物残存在被蚀刻表面上。 因此非常希望存在一种新型的改进方法来等离子蚀刻过渡金属及过渡金 属化合物，并同时显著地降低缺陷水平。

发明内容

【0003】一种等离子蚀刻方法包括使用一氧化碳气体的主蚀刻剂蚀刻过 渡金属氧化物并形成在等离子蚀刻过程中能被有效去除的挥发性羰基金 属副产物。

【0004】在各种样本实施例中，用惰性气体如氩气来稀释一氧化碳。

【0005】在各种样本实施例中，过渡金属氧化物是薄膜。

【0006】在各种样本实施例中，过渡金属氧化物是在半导体衬底上加工的 电子器件结构的一部分。

【0007】在各种实施例中，在蚀刻过程中施加磁场。

【0008】各种公开的实施例的优点或预期优点包括：

·可以在不用加热的情况下利用羰基蚀刻化学反应。

·可以最小化在某温度的累积时间。

·实现了过渡金属氧化物的清洁蚀刻。

附图说明

【0009】通过参考本发明优选的(多个)实施例的以下描述并结合附图， 本发明的上述特征和步骤以及它们的实现方式将变得显而易见，且使得 发明本身将得到最好的理解，其中在附图中：

【0010】图1是经过溅射蚀刻的镍的氧化物结构的顶视图的扫描电镜 (SEM)照片，其示出过度残留；

【0011】图2是与利用溅射蚀刻工艺蚀刻夹层型过渡金属氧化物堆叠相 关的不期望的蚀刻轮廓的SEM照片；

【0012】图3是具有类似于图2中照片所示的夹层型过渡金属氧化物堆 叠的集成电路的一部分的概略示意图；以及

【0013】图4是根据本发明的优选实施例的处理方法的流程图。

具体实施方式

【0014】公开了一种利用一氧化碳来等离子蚀刻过渡金属和过渡金属化 合物的方法，其中过渡金属化合物包括过渡金属氧化物。展示以下描述 以使得本领域的任一技术人员均能够实现并使用本发明。为了解释的目 的，阐明了特定的术语以提供对本发明的完全理解。对特定应用和方法 的描述仅被提供作为示例。优选实施例的各种修改对于本领域技术人员 来说将是显而易见的，本文定义的普遍原理可以应用于其他实施例和应 用而不偏离本发明的精神和范围。因此，并不希望本发明被局限于所示 出的实施例，而是符合与本文公开的原理和步骤相一致的最宽范围。

【0015】现在参考附图，特别是参考其中的图4，其示出用于蚀刻过渡金 属或过渡金属化合物的等离子蚀刻工艺400的流程图，该方法400与本 发明的优选实施例相一致。如将在下面更详细地描述的，所公开的等离 子蚀刻方法400导致一氧化碳或基于一氧化碳的等离子体的主蚀刻剂与 过渡金属或过渡金属化合物之间的反应，其进一步形成羰基金属的挥发 性副产物，由此随着羰基金属副产物的产生，通过将其从等离子蚀刻器 中抽出来而促进羰基金属副产物的快速且容易的去除。

【0016】在更详细地讨论蚀刻方法400之前，简要地回顾一下蚀刻过渡 金属和过渡金属氧化物如镍的氧化物的现有技术是有益的。首先应该注 意，在可用的文献中关于等离子蚀刻镍的氧化物的信息非常少。有一些 用等离子工具进行湿法蚀刻和溅射蚀刻的参考文献；然而没有一个现有 技术特别关于等离子蚀刻镍的氧化物或其他过渡金属或过渡金属化合物 的问题。

【0017】虽然缺乏文献，但众所周知的是镍氧化物以及其他过渡金属和 过渡金属化合物是难以蚀刻的，因为大多数普通蚀刻产生非挥发性的副 产物，诸如分别在基于氟或氯的等离子体中的镍或镍氧化物的情况下的 氟化镍和氯化镍。例如，针对蚀刻镍氧化物，现有技术已经需要高溅射 成分来蚀刻，这留下不需要和不希望的副产物以及残留。过量残留和不 良蚀刻外形的说明性示例在图1和图2的SEM照片中描述。