專利名稱：一種金屬電容的刻蝕方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件制成方法，尤其是涉及一種金屬電容的刻蝕方法。
背景技術：
在半導體的工藝制造中，常常需要在金屬鋁線上再長一層氮化硅介質層和氮化鈦金屬膜構成金屬電容。金屬電容需要一定的刻蝕程序，從而使其具有需要的形狀，金屬電容在刻蝕前的構造圖見附圖1，其最下方為一層鈦/氮化鈦的金屬層7，其上具有金屬鋁層6，金屬鋁層6的上方進一步形成一層鈦/氮化鈦的金屬層5，上述三層5、6、7共同形成金屬電容的下部電極4。在上述下部電極4上具有一層氮化硅作為金屬電容的介質層3，介質層3上具有氮化鈦層2，氮化鈦層2作為金屬電容的上部電極。另外，為了刻蝕的方便，需要在氮化鈦層2上方涂上一定厚度的光刻膠層1。
在上部電極(氮化鈦層2)的刻蝕程序中，要求刻去光刻膠層1外的氮化鈦層2之后，再刻去一半氮化硅介質層3。因此刻蝕的量需要精確掌握，如果刻蝕太少，會有上層氮化鈦層2殘留，從而影響整個金屬電容的品質；而如果刻蝕過多，會導致金屬電容漏電，所以如何用穩定的終點檢測方法，來精確控制上層金屬的刻蝕的量非常重要，而刻蝕量一般是通過刻蝕時間來進行控制的。然而，業界目前尚無好的方法來進行上述刻蝕時間的掌控。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種金屬電容的刻蝕方法，其可以精確地控制刻蝕時間，從而達到較佳的刻蝕精度。
為完成以上技術問題，本發明采用以下技術方案，種金屬電容的刻蝕方法，金屬電容包括下部電極、處于下部電極上方的介質層，介質層由氮化硅組成，在介質層上方具有氮化鈦形成的上部電極，為了刻蝕方便，在金屬電容的上方具有光刻膠，其特征在于包括以下步驟第一步，進行頂層氮化鈦層的主刻蝕，反應腔內的反應氣體包括氯氣、三氟甲烷及稀釋氣體，當檢測到氟離子的濃度降低時，停止主刻蝕；第二步，氮化鈦的過刻蝕及介質層的部分刻蝕，直至氟離子的濃度不再降低；第三步，介質層的全面刻蝕，通過刻蝕速率計算刻蝕時間，刻蝕到一定量時停止刻蝕。。
與現有技術相比，本發明的有益效果是能夠精確控制刻蝕的時間，從而精確控制刻蝕量。
圖1為本發明一種金屬電容刻蝕方法的金屬電容的一個實施例的刻蝕前的結構圖。
圖2是本發明一種金屬電容刻蝕方法的金屬電容的一個實施例的刻蝕后的結構圖。
圖3是本發明一種金屬電容刻蝕方法的流程圖。
圖4是本發明一種金屬電容刻蝕方法中F離子的濃度曲線圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
請參閱圖1及圖2所示，本發明一種金屬電容刻蝕方法所述的金屬電容最下方為一層鈦/氮化鈦的金屬層7，其上具有金屬鋁層6，金屬鋁層6的上方進一步形成一層鈦/氮化鈦的金屬層5，上述三層5、6、7共同形成金屬電容的下部電極4。在上述下部電極4上具有一層氮化硅作為金屬電容的介質層3，介質層3上具有氮化鈦層2，氮化鈦層2作為金屬電容的上部電極。另外，為了刻蝕的方便，需要在氮化鈦層2上方涂上一定厚度的光刻膠層1。
在用等離子刻蝕金屬電容上部電極(TiN)時，用Cl2，BCl3，Ar，CHF3作反應氣體，在反應腔內進行刻蝕。腔體壓力8mTorr，源功率為700W，偏置功率為70W，50sccm單位的氯氣、6sccm單位的三氟甲烷及20sccm單位的三氯化硼，40sccm單位的氬氣。在刻蝕時，反應腔體內產生含Cl*和F*的等離子，可以通過監測腔體內的等離子的發光強度來模擬等離子的濃度變化。首先進行頂層氮化鈦層2的主刻蝕，在刻蝕過程中，產生F*等離子，監測F*的發光強度變化來檢測氮化鈦(TiN)的刻蝕終點。這里反應氣體有氯氣是氮化鈦層2的主要刻蝕氣體；三氯化硼起輔助刻蝕作用以及具有一定的淀積生成物的作用，可以保護被刻蝕層的側面；氬氣作為稀釋氣體；三氟甲烷產生F*等離子體，利用它和TiN不反應而和Nitride的特性，通過模擬它在反應腔體內的濃度變化來檢測刻蝕的終點，從而精確控制刻蝕時間。在本步的刻蝕中，由于Cl*會和TiN反應，而F*不會反應，所以腔體內F*的濃度不會變，維持一條水平直線，見波形圖4中第1段。當上部電極的TiN層2刻掉后，中間介質層3氮化硅(Nitride)暴露出來，而氮化硅會和F*反應，F*+SiN大于等于SiF4，SiF4是氣態的，被真空泵抽出反應腔。所以腔體內的F*的量會減少，濃度降低，見波形圖4圖2段。當F*的濃度降低時，表明硅片上部分區域的氮化鈦已經刻蝕完，就停止主刻蝕。考慮到TiN膜淀積的膜厚有硅片面內不均勻性，和刻蝕速率面內不均勻性，需要加過刻蝕，把沒有光刻膠罩著的區域的TiN刻干凈，以防止因TiN殘留而導致的漏電。當暴露的TiN部分全部刻蝕干凈后，F*和中間介質膜氮化硅(Nitride)反應達到穩定，F*的濃度再趨于平衡，波形再恢復為水平直線，見波形圖3段。通過刻蝕速率計算出刻蝕時間，使其刻蝕量為一半，這樣的工藝窗口最大。
綜上所述，本發明完成了發明人的發明目的，能夠精確控制刻蝕的時間，從而精確控制刻蝕量。
權利要求
1.一種金屬電容的刻蝕方法，金屬電容包括下部電極、處于下部電極上方的介質層，介質層由氮化硅組成，在介質層上方具有氮化鈦形成的上部電極，為了刻蝕方便，在金屬電容的上方具有光刻膠，其特征在于包括以下步驟第一步，進行頂層氮化鈦層的主刻蝕，反應腔內的反應氣體包括氯氣、三氟甲烷及稀釋氣體，當檢測到氟離子的濃度降低時，停止主刻蝕；第二步，氮化鈦的過刻蝕及介質層的部分刻蝕，直至氟離子的濃度不再降低；第三步，介質層的全面刻蝕，通過刻蝕速率計算刻蝕時間，刻蝕到一定量時停止刻蝕。
2.如權利要求1所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述檢測氟離子濃度的方法是通過氟離子的發光強度檢測。
3.如權利要求1所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述反應氣體中的稀釋氣體為氬氣。
4.如權利要求3所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述反應氣體還包括輔助刻蝕的三氯化錋。
5.如權利要求4所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述反應腔內的主要參數為腔體壓力8mTorr，源功率為700W，偏置功率為70W，50sccm單位的氯氣、6sccm單位的三氟甲烷及20sccm單位的三氯化硼，40sccm單位的氬氣。
6.如權利要求1所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述下部電極包括金屬鋁層，其兩面均具有鈦及氮化鈦層。
7.如權利要求1所述的金屬電容的刻蝕方法，其特征在于所述第三步中通過刻蝕速率計算刻蝕時間，使刻蝕量達到氮化鈦的一半時停止刻蝕。
全文摘要
本發明有關一種金屬電容的刻蝕方法，金屬電容包括下部電極、處于下部電極上方的介質層，介質層由氮化硅組成，在介質層上方具有氮化鈦形成的上部電極，為了刻蝕方便，在金屬電容的上方具有光刻膠，首先進行頂層氮化鈦層的主刻蝕，反應腔內的反應氣體包括氯氣、三氟甲烷及稀釋氣體，當檢測到氟離子的濃度降低時，停止主刻蝕；接著進行氮化鈦的過刻蝕及介質層的部分刻蝕，直至氟離子的濃度不再降低；最后進行介質層的全面刻蝕，通過刻蝕速率計算刻蝕時間，刻蝕到一定量時停止刻蝕。上述方式可以精確控制刻蝕時間，達到準確的刻蝕精度。
文檔編號H01L21/027GK1779941SQ20041008465
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優先權日2004年11月26日
發明者呂煜坤 申請人:上海華虹Nec電子有限公司