[发明专利]一种氮化钽反应离子刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，涉及一种刻蚀方法，尤其涉及一种氮化钽反应离子刻蚀方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断发展，氮化钽的应用越来越广泛，由于氮化钽薄膜比其他薄膜产品相比具有更高的稳定性、更低的电阻温度系数、可以在更严酷的自然条件下应用等优点，所以大功率的氮化钽薄膜电阻可以带来更高的经济效益。

目前工业界比较常用的刻蚀方法对于刻蚀氮化钽具有相当的难度，且氮化钽刻蚀会产生大量钽的聚合物残渣1（如图1、图2所示），而且去除难度很大，极容易造成器件的接触问题，降低器件的成品率。图1中，标号2为氮化钽。

有鉴于此，如今迫切需要开发一种新的刻蚀方法，以便克服现有刻蚀方法的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种氮化钽反应离子刻蚀方法，可减少氮化钽刻蚀过程中产生副产品钽的聚合物，降低后续清洁的难度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种氮化钽反应离子刻蚀方法，所述刻蚀方法包括如下步骤：

步骤S1、将带有氮化钽膜的基片放入电感耦合反应离子刻蚀机台的反应腔室中；

步骤S2、向反应腔室中通入反应气体100sccm CF₄或SF₆或Cl₂、10sccm O₂、170sccm AR；

步骤S3、将反应腔室压力控制在50mt，温度控制在35℃；

步骤S4、用低偏置功率20～50瓦对硅片进行刻蚀，源极功率根据刻蚀速率的需要调整，功率和刻蚀速率成正比；

步骤S5、经过设定时间的刻蚀反应，得到含有很少量副产品的成型基片，所述副产品主要为钽的聚合物，降低后续清洁的难度；

步骤S6、刻蚀后的清洗：清洁气体包括氧气和含氟F或/和氯Cl或/和溴Br元素的气体；具体包括：

步骤S61、将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的腔室中；

步骤S62、向该腔室中通入清洁气体，清洁气体包括氧气和含氟F或/和氯Cl或/和溴Br的气体，含氟F或/和氯Cl或/和溴Br气体的含量为清洁气体的0.5～20%；

步骤S63、控制所述腔室的温度在70℃～250℃，控制所述腔室的压力在0.5～3Torr；

步骤S64、用等离子体对硅片进行低能反应刻蚀，去除器件表面和侧壁的含有钽的聚合物。

一种氮化钽反应离子刻蚀方法，所述刻蚀方法包括如下步骤：

步骤S1、将带有氮化钽膜的基片放入电感耦合反应离子刻蚀机台的反应腔室中；

步骤S2、向反应腔室中通入刻蚀气体；主要刻蚀气体为含有氟F或/和氯Cl或/和溴Br的气体，辅助刻蚀气体包括氧气、氩气、氮气的一种或多种；主要刻蚀气体流量为10～300sccm；辅助刻蚀气体总流量为10～2000sccm；反应腔室的温度控制在0℃～65℃；反应腔室的压力控制在10～300mTorr；

步骤S3、用低偏置功率20～50瓦对硅片进行刻蚀。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S3中，源极功率根据刻蚀速率的需要调整，功率和刻蚀速率成正比。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括：

步骤S4、经过设定时间的刻蚀反应，得到含有很少量副产品的成型基片，所述副产品主要为钽的聚合物，降低后续清洁的难度；

步骤S5、刻蚀后的清洗：清洁气体包括氧气和含氟F或/和氯Cl或/和溴Br元素的气体。

作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法采用电感耦合反应离子刻蚀台，该反应离子刻蚀机台的电感耦合包括两个功率控制单元，即源极功率控制单元和偏置功率控制单元；所述源极功率控制单元的功率控制在10～3000W，所述偏置功率控制单元的功率控制在0～100W。

作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法所用的气体（主刻蚀气体）流量为50～100sccm；反应腔室的温度控制在30～60℃；反应腔室的压力控制在10～100mTorr。

作为本发明的一种优选方案，所述刻蚀方法还包括刻蚀后的清洗方法，具体包括：

将干法刻蚀后的器件放入有各向同性刻蚀功能的腔室中；

向该腔室中通入清洁气体，清洁气体包括氧气和含氟F或/和氯Cl或/和溴Br的气体，含氟F或/和氯Cl或/和溴Br气体的含量为清洁气体的0.5～20%；

控制所述腔室的温度在70℃～250℃，控制所述腔室的压力在0.5～3Torr；