[发明专利]干法蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及干法蚀刻方法。

背景技术

干法蚀刻后的清洗工艺是半导体制造过程中相当重要的一道步骤。在该清洗工艺中，清洗液必须能够有效地清除残留物(例如光刻胶微粒或其他由于蚀刻而产生的微粒)，并且不能损害已形成的器件结构，例如铝导线、导通孔以及介电层等。

传统的干法蚀刻后的清洗工艺大多使用含羟胺(HA，hydroxylamine)与苯磷二酚(Catechol)的有机溶剂混合物作为清洗液。此类产品普遍存在高污染、高毒性及处理成本昂贵等缺点。

为此，业内也已开发出多种新的清洗液，例如美国专利US6517738B1提供的一种用于清除干法蚀刻后残留物的清洗液，其组分包含醋酸、磷酸及氢氟酸。以及，业内常采用的含微量氢氟酸(HF)的无机水溶性清洗液，例如稀硫酸与过氧化氢的混合物(DSP，Dilute Sulfuric acid and hydrogen Peroxidemixture)与微量氢氟酸的混合溶液。由于在实际使用时发现该种清洗液可能会引起晶体缺陷(crystal defect)，业内也尝试采用稀硫酸与过氧化氢的混合物作为清洗液。

目前，在生产实践中发现，当光刻胶透光率(transmission rate)较高时，干法蚀刻后的微粒残留现象也较严重。例如参照图1所示，在干法蚀刻后，暴露出的表面100上存在较多的微粒200。虽然在清洗工艺中可以通过延长清洗时间来获得较好的清洗效果，但由于清洗液在与例如铝与钨等金属长时间的接触时，会形成强烈的腐蚀。当清洗时间延长时，例如铝与钨等金属就会面临遭受严重腐蚀的风险，最终还可能导致产品报废。

发明内容

本发明解决的是现有技术干法蚀刻后清洗效果不够理想，且会损害已形成器件结构的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种干法蚀刻方法，包括：

对待蚀刻材料层依次进行主蚀刻及过蚀刻，其中在过蚀刻时采用的蚀刻气体至少包括能增加蚀刻反应中聚合物生成量的气体。

与现有技术相比，上述干法蚀刻方法具有以下优点：通过在过蚀刻中采用能增加蚀刻反应中聚合物生成量的气体，使得蚀刻反应中生成较多的聚合物，使得聚合物在因蚀刻而暴露的非蚀刻材料表面形成保护层，减少蚀刻气体对非蚀刻材料的损伤，从而减少了因所述损伤而产生的微粒残留。相应地，由于微粒残留减少，干法蚀刻后的清洗时间就可缩短，减少了清洗液对已形成器件结构的损伤。

附图说明

图1是现有干法蚀刻后暴露出的表面微粒残留的电镜图；

图2是本发明干法蚀刻的一种实施例流程图；

图3a至3f是图2所示干法蚀刻过程示意图；

图4是图2所示干法蚀刻后经清洗后的器件表面的电镜图。

具体实施方式

现有仅通过清洗来去除微粒残留的方法，其局限性较大。也就是说，现有清洗工艺由于需考虑对已形成的金属导线等表面的腐蚀风险，其清洗效果受到干法蚀刻结果的较大制约。例如，若干法蚀刻后微粒残留较少，那么通过清洗工艺基本就能去除所残留的微粒，从而获得较好的清洗效果。而若干法蚀刻后微粒残留较多，由于清洗工艺的时间有较严格的限制，在清洗工艺后，可能仍会有较多的微粒残留，从而清洗效果就不太理想。

而对于前述提及的光刻胶透光率高而导致干法蚀刻后的微粒残留较严重的现象，通过研究发现，由于光刻胶透光率高，经干法蚀刻后暴露出来的非蚀刻材料的面积就较多。由于蚀刻气体会一定程度上损伤暴露出的非蚀刻材料而产生微粒残留，当暴露面积越多时，相应的微粒残留也就越多。

基于此，本发明干法蚀刻方法通过改进蚀刻工艺，在满足蚀刻要求的前提下，减小干法蚀刻的蚀刻气体对暴露出的非蚀刻材料的损伤，来达到减少微粒残留的目的。根据本发明干法蚀刻的方法的一种实施方式，其包括：

对待蚀刻材料层依次进行主蚀刻及过蚀刻，其中在过蚀刻时采用的蚀刻气体至少包括能增加蚀刻反应中聚合物生成量的气体。

上述实施方式，通过在过蚀刻中采用能增加蚀刻反应中聚合物生成量的气体，使得蚀刻反应中生成较多的聚合物，使得聚合物在因蚀刻而暴露的非蚀刻材料的表面形成保护层，减少蚀刻气体对非蚀刻材料的损伤，从而减少了因所述损伤而产生的微粒残留。相应地，由于微粒残留减少，干法蚀刻后的清洗时间就可缩短，减少了清洗液对已形成器件结构的损伤。

以下通过一应用干法蚀刻的具体工艺段举例，来对上述干法蚀刻的方法进行进一步说明。