[发明专利]干法刻蚀TaN电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺技术领域，特别涉及到电容耦合等离子体刻蚀设备低压低温度下TaN电极干法(等离子体)刻蚀方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的不断发展，TaN材料应用也越来越广，主要有三个方面：第一，铜互连材料阻挡层，铜互连层主要由TaN/Ta/Cu层构成，TaN层具有良好铜扩散阻挡作用和较佳的介质层接触性能；第二为TaN金属栅应用，尤其对于65nm及其下技术代，由于具有良好的热稳定性及与高K值(high-k)材料匹配性好，TaN常被用来作为栅金属材料；第三，微机电系统MEMS电极材料。对于铜阻挡层材料TaN，由于采取大马士镶嵌结构，不需要移除TaN，故对TaN刻蚀无要求。而对电极材料，因为要形成电极，则必须将不需要的TaN移除即刻蚀掉。由于等离子体(干法)刻蚀相对于湿法刻蚀因为具有各向异性，在TaN精细图案转移方面几乎占优势地位。等离子体主刻蚀气体为含卤素气体，主要为F，Cl，Br等，由于Ta的卤化物具有较低的挥发性，故刻蚀难度挑战比较大。

目前常用的刻蚀设备主要有电容耦合和电感耦合两种。其中电容耦合为中密度等离子体，一般没有顶部(上)功率源，而电感耦合则一般至少具备源极功率(source power)和偏置功率(bias power)两个，分别控制等离子密度和能量，能更精细控制调整工艺参数。电容耦合等离子体CCP主要应用在介质刻蚀，而电感耦合等离子体ICP金属和硅刻蚀方面使用较多。TaN刻蚀一般在ICP上进行。

实际生产领域目前比较成熟的干法刻蚀TaN技术采用的主要为电感耦合等离子体ICP刻蚀设备含Cl等离子体，这种技术能达到工艺要求，已被量产。但必须是在具备Cl气体的设备上才可应用或较高温环境(＞45℃)刻蚀。而对于低温下不含Cl气体的电容耦合等离子CCP设备(主刻蚀气体为含F类)，则还没有成熟的技术方案。刻蚀设备都有着单独的配带气体(主要为F类，Cl类，Br类气体)，其中部分设备并没有携带含Cl的气体源，仅具备含F的气体和其他辅助性气体，这类设备一般刻蚀腔体温度小于20℃，这就限制TaN干法刻蚀在其之上的应用。

发明内容

本发明的目的是开发出电容耦合等离子体设备低压低温度下一种新的干法刻蚀TaN的方法。这种方法主要含有F的气体，不再含有Cl类气体，通过细化工艺参数，得出满足生产实际需求的条件。

为了达到上述目的，本发明提出一种干法刻蚀TaN电极的方法，该方法采用含F气体对所述TaN电极进行干法刻蚀，所述含F气体包括CF4，CHF3和Ar三种气体。

进一步的，该方法采用电容耦合等离子刻蚀设备，其中，该电容耦合等离子刻蚀设备采用等离子体。

进一步的，所述电容耦合等离子刻蚀设备的刻蚀腔体壁及下电极温度为10℃-25℃。

进一步的，所述等离子体产生方式为电容耦合，所述等离子体的源极功率与偏置功率为同一个功率源。

进一步的，所述电容耦合等离子刻蚀设备的刻蚀腔体内压力为10-30mt。

进一步的，所述等离子体的功率为200w-400w。

进一步的，所述CF4的流量为50-100sccm，所述CHF3的流量为10-40sccm，所述Ar的流量为200-400sccm。

本发明提出一种电容耦合等离子体设备低压低温度下一种新的干法刻蚀TaN的方法，其优点在于本发明通过细化工艺参数，能够得出满足生产实际需求的条件。突破刻蚀TaN的压力温度限制和气体选择范围，低温下刻蚀气体从Cl类扩展到以F为主的气体，增加TaN电极可刻蚀的设备类型。

附图说明

图1所示为膜层结构且光刻定义图案后的示意图；

图2所示为抗反射层刻蚀完后的示意图；

图3所示为TaN刻蚀后的示意图；

图4所示为光阻去除后的示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

本发明的目的是开发出电容耦合等离子体设备低压低温度下一种新的干法刻蚀TaN的方法。这种方法主要含有F的气体，不再含有Cl类气体，通过细化工艺参数，得出满足生产实际需求的条件。