[发明专利]一种NiCr薄膜的干法刻蚀工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，具体涉及一种NiCr薄膜的干法刻蚀工艺。 

背景技术

NiCr是一种具有广泛应用的合金材料。高电阻率，低温度系数电阻（TCR）及较高的应变系数（GF）使得NiCr薄膜可应用于传统的电阻材料和压阻材料。同时，由于NiCr合金材料具有稳定性良好、不易氧化、热学性能好以及与下层基质附着性较好等优点，在微电子器件中常选择NiCr薄膜为金属布线。此外，NiCr薄膜还被用作红外与太赫兹波段传感与探测器件的反射层与吸收层。在这些应用中，NiCr薄膜的图形化至关重要。但由于Ni、Cr金属都是抗腐蚀的惰性元素，因此对NiCr合金的图形化工艺一直是半导体制造工艺技术的难点。

目前，湿法刻蚀是较常用的刻蚀NiCr合金薄膜的方法（K. R. Williams, K. Gupta, and M. Wasilik, Etch Rates for Micromachining Processing—Part II, JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, 2003, 12(6), p 761-778），但湿法刻蚀的图形转移精度较低，难以完成3μm以下图形的转移。由Cl₂和O₂组成的混合气体可以用于Cr的刻蚀，生成挥发性的CrO_xCl_y，（C. Constantine, D.J. Johnson, R.J. Westerman, T. Coleman, T. Faure, and L. Dubuque, Plasma Etching of Cr Photomasks: Optimization of Process Conditions and CD Control, Proc. SPIE, 1998, 3236, p 94-103）。但关于干法刻蚀NiCr的文献报道或专利较少。氟基气体（如CF₄、CHF₃、SF₆等）在非常高的能量下也仅能提供0.5~3nm/min的NiCr刻蚀速率。相反，光刻胶的速率很高(R. Boucher, W. Morgenroth, H. Roth, H.-G. Meyer, C. Liguda, and M. Eich, Etching of submicron holes in SiO₂, Ta₂O₅, and Nb₂O₅. J. Vac. Sci. Technol. B, 2004, 22, p 519)，因此难以完成具有一定厚度的精细NiCr图形的转移。2007公开的美国专利(T. T. Phan, D. Tsai, Method to produce thin film resistor using dry etch. US Patent 7,214,550, 2007)报道采用BCl₃、Cl₂和Ar可以进行NiCr的刻蚀，但需要采用硬掩膜进行保护，如TiW等。较低的光刻胶刻蚀速率可以通过Ar气体的离子束刻蚀获得（B. Wu, and D. Chan, Cr photomask etch. Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS, 2003, 2(3), p 200-209），但这种工艺存在再沉积现象，且由于对下层材料的选择比较差，无法进行足够的过刻蚀。J. Ritter等对NiCr刻蚀的研究和报道中依然是基于Cr和NiFe的刻蚀方法(J. Ritter, R. Boucher, W. Morgenroth, and H. G. Meyer, NiCr etching in a reactive gas, J. Vac. Sci. Technol. A, 2007, 25(3), p 468-473)，采用的刻蚀气体为Ar/Cl₂或Ar/Cl₂/O₂，研究了气体组分及刻蚀参数的影响，对工艺进行了优化。但是将六氟化硫（SF₆）加入氯基气体中进行NiCr薄膜的反应离子刻蚀研究则尚未见报道，也没有相关发明专利的申请。

发明内容

本发明所要解决的问题是：如何提供一种NiCr薄膜的干法刻蚀工艺，该工艺解决了在基于NiCr薄膜的器件制备过程中NiCr薄膜的图形化问题。