[发明专利]蚀刻非挥发性金属材料的方法

说明书

本发明涉及蚀刻非挥发性金属材料的方法，具体提供了一种在一个或者多个循环内蚀刻具有至少一个金属层的堆叠的方法。实施初始步骤，将至少一个金属层的一部分转化成金属氧化物、金属卤化物或者晶格损坏的金属部位。实施反应步骤，提供一个或者多个循环，其中每个循环包括提供有机溶剂蒸气以形成溶剂化的金属、金属卤化物或者金属氧化物的状态，以及提供有机配体溶剂以形成挥发性的有机金属化合物。实施挥发性的有机金属化合物的解吸。

本申请是申请日为2015年3月27日、中国专利申请号为201510140906.8、发明名称为“蚀刻非挥发性金属材料的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2014年3月27日提出申请的题为“蚀刻和去除蚀刻后金属残留物”的美国临时专利申请No.61/971,032的优先权，在此基于所有目的以参考的方式将其并入本文中。

背景技术

本发明涉及在半导体器件的生产期间通过掩膜来蚀刻非挥发性材料层。更具体而言，本发明涉及蚀刻金属层。

在半导体晶片加工期间，可以通过金属层蚀刻特征。在形成磁阻式随机存储器(MRAM)或者电阻式随机存储器(RRAM)设备期间，多个薄的金属层或者膜可被依次进行蚀刻。对于MRAM，多个薄金属层可以被用于形成金属隧道结堆叠。

由于蚀刻副产物的低挥发性，因此在传统的反应离子蚀刻机(RIE)中将诸如MRAM之类的非挥发性金属材料图案化是具有挑战性的。非挥发性侧壁钝化可导致器件跨磁性隧道结区域短路以及电性能降低。离子束蚀刻(IBE)已被用于MRAM图案化以清理侧壁和维持材料完整性。然而，对于具有高图案密度的先进技术节点，IBE受深宽比(<2:1)的限制。

发明内容

为了实现上述意图并根据本发明的目的，提供了一种在一个或者多个循环内蚀刻具有至少一个金属层的堆叠的方法。实施初始步骤，将所述至少一个金属层的一部分转化成金属氧化物、金属卤化物或者晶格损坏的金属部位。实施反应步骤，提供一个或者多个循环，其中每个循环包括提供有机溶剂蒸气以形成溶剂化的金属、金属卤化物或者金属氧化物状态，并且提供有机配体溶剂以形成挥发性有机金属化合物。实施所述挥发性有机金属化合物的解吸。

在本发明的另一表现形式中，提供了一种蚀刻具有至少一个金属层的MRAM堆叠的方法，所述至少一个金属层设置于隧道层之下，所述隧道层设置于掩膜之下。蚀刻所述隧道层。间隔物层形成在已蚀刻的隧道层之上。打开间隔物。所述至少一个金属层在一个或者多个循环内被蚀刻，其中每个循环包括：实施初始步骤，从而将所述至少一个金属层的一部分转化成金属氧化物、金属卤化物或者晶格损坏的金属部位，实施提供一个或者多个循环的反应步骤，其中每个循环包括提供有机溶剂蒸气以形成溶剂化的金属、金属卤化物或者金属氧化物状态，并且提供有机配体溶剂以形成挥发性的有机金属化合物；以及实施所述挥发性有机金属化合物的解吸。

本发明的这些和其他特征将在本发明的具体说明中并结合附图在以下进行更具体的叙述。

附图说明

本发明在附图的图中是以示例的方式而不是以限制的方式示出，且附图中相似的参考标记指代类似的元件，其中：

图1是本发明的一个实施例的高级流程图。

图2A至图2H是根据本发明的一个实施例进行处理的堆叠的示意图。

图3是可用于蚀刻的蚀刻反应器的示意图。

图4示出了一计算机系统，其适于实现在本发明的实施例中使用的控制器。

图5是反应步骤的更详细的流程图。

图6A至图6E是根据本发明的一实施例进行处理的MRAM堆叠的示意图。

具体实施方式