專利名稱：金屬刻蝕方法
技術領域：
本發明涉及半導體技術，特別涉及一種金屬刻蝕方法。
背景技術：
隨著電子設備的廣泛應用，半導體的制造工藝得到了飛速的發展，半導體制造流程中的金屬線形成、鋁襯墊(Al pad)形成等步驟均涉及金屬刻蝕工藝，下面以現有鋁襯墊的形成方法為例對現有技術中的金屬刻蝕方法進行介紹。圖1 圖5為現有技術中鋁襯墊的形成方法的過程剖面示意圖，該方法主要包括步驟101，參見圖1，提供一基底1011，在基底1011上沉積鋁(Al)金屬層1012。其中，基底1011可包括若干金屬互連層以及位于金屬互連層下方的有源區，每一金屬互連層又包括金屬層和包括通孔的介質層，鋁金屬層1012沉積于最上方的介質層的表面，最上方的介質層還包括通孔。沉積的方法可以采用物理氣相沉積(PVD)工藝。步驟102，參見圖2，在鋁金屬層1012上旋涂光阻膠(PR) 1013。步驟103，參見圖3，施加掩膜版(圖未示出)，對I3R 1013進行曝光、顯影，從而形成光刻圖案。步驟104，參見圖4，按照光刻圖案對鋁金屬層1012進行刻蝕，形成鋁襯墊。刻蝕的方法通常為采用等離子體進行干法刻蝕。步驟105，參見圖5，去除I3R 1013。至此，本流程結束。然而，如圖4所示，在實際應用中，當采用等離子體進行干法刻蝕時，若等離子體發生異常放電，PR 1013的上表面以及側面會吸附大量的電荷1000，電荷1000可沿刻蝕后的金屬層(例如刻蝕后的鋁金屬層1012)以及其下層的金屬互連通路而被傳導至半導體器件的有源區，而對半導體器件造成損傷。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種金屬刻蝕方法，能夠避免半導體器件的損傷。為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的一種金屬刻蝕方法，該方法包括提供一基底，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和光阻膠冊，其中，第一材料層具有絕緣性；對冊進行曝光、顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，然后去除光刻圖案；以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕；以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜，對金屬層進行刻蝕，然后依次去除刻蝕后的第二材料層和第一材料層。所述金屬層為鋁金屬層。所述第一材料層為聚酰亞胺、先進制程材料或有機底部抗反射涂層。所述第一材料層的上表面與金屬層上表面的距離為1000埃至4000埃。所述第二材料層為絕緣材料或金屬。所述第二材料層為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化鈦、氮化鉭、鈦或鉭。第二材料層的上表面與第一材料層上表面的距離為400埃至1000埃。在本發明所提供的一種金屬刻蝕方法中，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和光阻膠冊，其中，第一材料層具有絕緣性，然后對PR 進行曝光、顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，其次以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕，最后以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜對金屬層進行刻蝕，可見，當對第二材料層進行刻蝕時，即使I3R的上表面以及側面吸附了電荷，但是電荷無法沿第二材料層、第一材料層以及金屬層而被傳導至半導體器件的有源區，避免了半導體器件的損傷。進一步地，第二材料層優選地為二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅 (SiON)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)或鉭(Ta)，上述材料可用于精確地將光刻圖案轉換于刻蝕后的第二材料層1015之上，有利用精確控制鋁襯墊的關鍵尺寸(⑶)。
圖1 圖5為現有技術中鋁襯墊的形成方法的過程剖面示意圖。圖6為本發明所提供的一種金屬刻蝕方法的流程圖。圖7 圖12為本發明中鋁襯墊的形成方法的過程剖面示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明所述方案作進一步地詳細說明。本發明的核心思想為在ra和金屬層之間還依次形成了第一材料層和第二材料層，且第一材料層具有絕緣性，當對金屬層進行刻蝕時，先對ra進行曝光、顯影，形成光刻圖案，然后按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，其次以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕，最后以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜對金屬層進行刻蝕。由于第二材料層具有絕緣性，即使ra的上表面以及側面吸附了電荷，但是電荷無法沿第二材料層、第一材料層以及金屬層而被傳導至半導體器件的有源區，避免了半導體器件的損傷。進一步地，第二材料層優選地為二氧化硅(Sit)》、氮化硅(SiN)、氮氧化硅 (SiON)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)或鉭(Ta)，上述材料可用于精確地將光刻圖案轉換于刻蝕后的第二材料層1015之上，有利用精確控制鋁襯墊的關鍵尺寸(⑶)。圖6為本發明所提供的一種金屬刻蝕方法的流程圖。如圖6所示，該方法包括以下步驟步驟11，提供一基底，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和PR，其中，第一材料層具有絕緣性。
步驟12，對I^R進行曝光、顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，然后去除光刻圖案。步驟13，以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕。步驟14，以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜，對金屬層進行刻蝕，然后依次去除刻蝕后的第二材料層和第一材料層。至此，本流程結束。下面以鋁襯墊的形成方法為例對本發明所提供的金屬刻蝕方法進行詳細介紹。圖7 圖12為本發明中鋁襯墊的形成方法的過程剖面示意圖，該方法主要包括步驟201，參見圖7，提供一基底1011，在基底1011上沉積鋁金屬層1012。步驟202，參見圖8，在鋁金屬層1012表面依次形成第一材料層1014、第二材料層 1015 禾口 PR 1013。第一材料層1014具有絕緣性。優選地，第一材料層1014為聚酰亞胺(polymide)、先進制程材料(Advanced Process Filmstack)或有機底部抗反射涂層(organic BARC)，上述優選的第一材料層1014 均為用于平整化的常用材料，在烘烤前為液態溶液，經烘烤后可轉變為固態，其可平整化凹凸的表面且自身具有較好的平整性。第一材料層1014的上表面與鋁金屬層1012上表面的距離a為1000埃至4000埃。第二材料層1015可為任意材料，例如，絕緣材料或金屬均可。優選地，第二材料層1015可為二氧化硅(Sit)》、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、 氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)或鉭(Ta)。第二材料層1015的上表面與第一材料層1014上表面的距離b為400埃至1000埃。其中，形成第一材料層1014、第二材料層1015和PR 1013的方法與可參考現有技術的內容，PR 1013的厚度可與現有技術相同。步驟203，參見圖9，施加掩膜版(圖未示出)，對I3R 1013進行曝光、顯影，從而形成光刻圖案。步驟203與現有技術相同，不再詳述。步驟204，參見圖10，按照光刻圖案，采用等離子體對第二材料層1015進行干法刻蝕，然后剝離光刻圖案。采用等離子體對第二材料層1015進行干法刻蝕的方法以及剝離光刻圖案的方法可參考現有技術的內容。在本步驟中，當采用等離子體對第二材料層1015進行干法刻蝕時，即使ra 1013 的上表面以及側面吸附了大量的電荷，但是由于ra 1013之下還包括第二材料層1015和第一材料層1014，其可切斷電荷沿鋁金屬層112向下傳導的通路，具體地若第二材料層1015 為絕緣材料，則I3R 1013的上表面以及側面的電荷無法沿第二材料層1015向下傳導，若第二材料層1015為金屬，則ra 1013的上表面以及側表面的電荷無法沿第一材料層1014向下傳導。步驟205，參見圖11，以刻蝕后的第二材料層1015作為掩膜，采用等離子體對第一材料層1014進行干法刻蝕。其中，采用等離子體對第一材料層1014進行干法刻蝕的方法可采用現有技術的內容。步驟206，參見圖12，以刻蝕后的第一材料層1014和第二材料層1015作為掩膜， 采用等離子體對鋁金屬層1012進行干法刻蝕，然后依次去除刻蝕后的第二材料層1015和第一材料層1014。其中，采用等離子體對鋁金屬層1012進行干法刻蝕的方法以及去除刻蝕后的第一材料層1014和第二材料層1015的方法可采用現有技術的內容。需要說明的是，在本發明中，第一材料層1014和第二材料層1015的上下位置關系不可互換，這是因為第一，若第一材料層1014位于第二材料層1015的上方，則以刻蝕后的第一材料層1014作為掩膜，采用等離子體對第二材料層1015進行干法刻蝕時，當第二材料層1015為金屬時，若第一材料層1014上表面和側面積聚有電荷，有可能沿第二材料層 1015、鋁金屬層1012以及下層的金屬互連通路而被傳導至半導體器件的有源區；第二，由前述介紹可知，由于第一材料層1014優選地為用于平整化的材料，因此第一材料層1014可用于填充沿通孔而形成的金屬鋁溝槽，可獲得更好的平整性，而第二材料層1015優選地為二氧化硅(Si02)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)或鉭(Ta)，上述材料可用于精確地將光刻圖案轉換于刻蝕后的第二材料層1015之上，有利用精確控制鋁襯墊的關鍵尺寸(CD)；第三，通常去除刻蝕后的第一材料層1014的方法為濕法清洗(wet clean)，而第一材料層1014與鋁金屬層1012之間具有比較大選擇比，也就是說， 當在步驟206中對第一材料層1014進行濕法清洗的過程中，易于將第一材料層1014全部去除，而對鋁襯墊造成很小的損傷。至此，本流程結束。上述實施例提供的方法還可應用于其他涉及金屬刻蝕的工藝中，例如，當對金屬進行干法刻蝕而形成金屬線時，也可采用上述方法。根據本發明所提供的技術方案，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和光阻膠PR，其中，第一材料層具有絕緣性，然后對I3R進行曝光、 顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，其次以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕，最后以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜對金屬層進行刻蝕，可見，當對第二材料層進行刻蝕時，即使PR的上表面以及側面吸附了電荷，但是電荷無法沿第二材料層、第一材料層以及金屬層而被傳導至半導體器件的有源區， 避免了半導體器件的損傷。另外，第二材料層優選地為二氧化硅(Sit)》、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、鈦(Ti)或鉭(Ta)，上述材料可用于精確地將光刻圖案轉換于刻蝕后的第二材料層1015之上，有利用精確控制鋁襯墊的關鍵尺寸(⑶)。以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種金屬刻蝕方法，該方法包括提供一基底，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和光阻膠ra，其中，第一材料層具有絕緣性；對ra進行曝光、顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，然后去除光刻圖案；以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕；以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜，對金屬層進行刻蝕，然后依次去除刻蝕后的第二材料層和第一材料層。
2.根據權利要求ι所述的方法，其特征在于，所述金屬層為鋁金屬層。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一材料層為聚酰亞胺、先進制程材料或有機底部抗反射涂層。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一材料層的上表面與金屬層上表面的距離為1000埃至4000埃。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二材料層為絕緣材料或金屬。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二材料層為二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化鈦、氮化鉭、鈦或鉭。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，第二材料層的上表面與第一材料層上表面的距離為400埃至1000埃。
全文摘要
本發明公開了一種金屬刻蝕方法，該方法包括提供一基底，在基底上沉積金屬層后，在金屬層表面依次形成第一材料層、第二材料層和光阻膠PR，其中，第一材料層具有絕緣性；對PR進行曝光、顯影，形成光刻圖案，并按照光刻圖案對第二材料層進行刻蝕，然后去除光刻圖案；以刻蝕后的第二材料層作為掩膜，對第一材料層進行刻蝕；以刻蝕后的第一材料層和第二材料層作為掩膜，對金屬層進行刻蝕，然后依次去除刻蝕后的第二材料層和第一材料層。采用本發明公開的方法能夠避免半導體器件的損傷。
文檔編號H01L21/60GK102376567SQ20101025380
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者張海洋, 王新鵬 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司