[发明专利]从衬底斜面边缘区域去除金属沉积物的方法以及使用该方法的设备

说明书

本发明公开了一种从衬底斜面边缘区域去除金属沉积物的方法，包括：在衬底的斜面边缘区域上沉积牺牲层；在至少牺牲层上沉积金属层；在牺牲层上至少蚀刻金属层；以及将衬底放置在具有湿蚀刻流体的湿蚀刻设备中，以去除所述衬底背面的所述牺牲层和所述牺牲层上的所述金属层。该方法实现了在衬底的斜面边缘区域处有效且彻底地去除重金属元素而不会损坏衬底。

技术领域

本发明总体上涉及半导体制造技术，并且更具体地涉及一种用于从衬底的斜面边缘区域去除金属沉积物的方法以及使用该方法的设备。

背景技术

本文提供的背景描述是为了总体上呈现本公开的背景情况的目的。在此背景技术部分中所描述的范围内，目前命名的发明人的工作，以及在申请时可能无法以其他方式视为现有技术的描述方面，均未明确或暗含为反对本发明的现有技术。

在衬底例如半导体衬底(或晶片)的处理中，衬底被分成多个芯片或矩形区域。多个芯片中的每个将成为集成电路。然后，在一系列步骤中对衬底进行处理，在这些步骤中，有选择地去除(或蚀刻)并沉积材料。

集成电路可包含存储器架构，例如磁阻随机存取存储器(MRAM)或其他存储器架构。以MRAM为例，与静态随机存取存储器(SRAM)相比，MRAM具有更小的单元面积、更高的读/写速度和更长的耐用性的优势。然而，在衬底处理期间，对具有MRAM的衬底的处理长期以来一直与金属再沉积作斗争，其中金属再沉积可能导致磁隧道结(MTJ)柱短路。在所有再沉积源中，金属残留物可能会在衬底处理过程中导致金属污染，因此需要在处理过程中避免。

事实证明，避免和去除衬底斜面边缘区域(正面和背面)的金属残留物特别困难。到目前为止，已经尝试了不同的湿法蚀刻化学品或干法蚀刻。然而，传统的湿法蚀刻去除了大多数铁磁膜，但是不能处理重金属，例如铂(Pt)和钌(Ru)，而在斜面边缘区域进行干法蚀刻可能会由于强离子轰击和/或沿着衬底径向的大的蚀刻速率差而引起衬底损坏。因此，需要提供在衬底的斜面边缘区域处去除不需要的金属沉积物的改进机制的设备和方法。

发明内容

一般来讲，本公开的方面提供了一种在衬底处理期间从衬底的斜面边缘区域去除金属沉积物并避免衬底损坏的方法，从而提高了工艺良率。应当理解，可以以多种方式来实现本公开，包括作为工艺方法、设备或系统。

在体现第一方面的示例实施例中，提供了一种从衬底的斜面边缘区域去除金属沉积物的方法。该方法包括：在衬底的斜面边缘区域上沉积牺牲层；在该衬底和牺牲层上沉积金属层；蚀刻牺牲层上的金属层；以及将衬底放置在具有流体的湿法蚀刻设备中，以去除衬底背面的牺牲层和其上的金属层。

在体现第二方面的示例实施例中，提供了一种用于从衬底的斜面边缘区域去除金属沉积物的设备。该设备包括一个或多个处理室，上工艺排斥区环和下工艺排斥区环，所述上工艺排斥区环和下工艺排斥区环可被定位成分别靠近衬底的正面的表面和衬底的背面的表面，其中，上工艺排斥区环和下工艺排斥区环可以独立地选择，以使它们可以暴露衬底的正面和衬底的背面的不同轮廓以进行处理，以及包括一个或多个与存储器、上工艺排斥区环和下工艺排斥区环通信连接的处理器的控制器。其中存储器包括计算机可执行指令，该指令用于使上工艺排斥区环和下工艺排斥区环暴露衬底的正面和背面的轮廓以在衬底的斜面边缘区域上沉积牺牲层；在衬底和牺牲层上沉积金属层；蚀刻牺牲层上的金属层；将衬底放置在具有湿蚀刻流体的湿蚀刻设备中，以去除衬底背面的牺牲层和牺牲层上的金属层。

下面参考附图进一步详细描述本公开的这些和其他方面。

附图说明

在附图中，以示例而非限制的方式示出了本公开，并且其中相似的附图标记指代相似的元件，并且其中：

图1示出了其上具有MTJ膜层的衬底的剖视图。

图2A示出了用于处理半导体衬底的设备的一部分的示意图。