[发明专利]在金属电容上电极刻蚀制程中改善TDDB性能的方法

说明书

一种在金属电容上电极刻蚀制程中改善TDDB性能的方法，对上电极进行光刻，并用湿法刻蚀去除了光刻胶之后，利用混合气体对电容器件表面进行清洗，去除在蚀刻和清洗过程中引入的H离子，从而提高电容器的抗击穿性能，避免晶片失效。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种在金属电容上电极刻蚀制程中改善TDDB性能的方法。

背景技术

半导体工艺集成中，使用金属/电介质/金属的结构来制造电容，如图1所示，铝Al金属层上依次沉积氮化硅SiN电介质层和氮化钛TiN金属层，氮化钛TiN金属层作为上电极，铝Al金属层作为下电极，通过将上电极和下电极分别刻蚀，得到一个金属/电介质/金属电容。

上电极刻蚀的过程我们称为金属电容上电极（Metal Capacitor Top简称MCT）刻蚀制程，该MCT刻蚀制程包含以下步骤：

步骤1、对上电极进行光刻；

如图2所示，将沉积有铝Al金属层/氮化硅SiN电介质层/氮化钛TiN金属层结构的晶片放入ET刻蚀机台的刻蚀腔体内，在氮化钛TiN金属层表面设置光刻胶，如图3所示，采用等离子体刻蚀的方法，对氮化硅SiN电介质层和氮化钛TiN金属层进行刻蚀，把事先定义好的图形转移到金属/电介质/金属的结构表面形成器件；

步骤2、去除光刻胶；

如图4所示，采用干法去除光刻胶，这个过程不能完全去除光刻胶，如图5所示，再采用化学溶剂湿法清洗去除剩余的光刻胶，达到表面完全干净；

步骤3、测量剩余电介质的厚度；

如图5所示，清洗后需要监控剩余的电介质层的厚度T，以表征ET刻蚀机台是否稳定；

步骤4、刻蚀后检查；

AEI (After Etch Inspection) 刻蚀后检查，对晶片表面和背面全面检查。

步骤2中，刻蚀后清洗是半导体工艺的重要步骤之一，晶片在专用的化学溶剂中清洗一定的时间来去除表面的反应副产物，因为溶剂也会与表面材料进行反应，如果清洗超过设定时间，会引起产品性能受损，这种工艺问题被称为过度清洗Over Dip，在金属电容上电极刻蚀制程中的过度清洗会造成TDDB问题，TDDB（Time Dependent DielectricBreakdown）是与时间相关电介质击穿，TDDB是评价电介质层质量的可靠性指标之一，在器件两端加恒定的电压，使器件处于积累状态，经过一段时间后，电介质就会击穿，这期间经历的时间就是在该条件下的寿命，如果器件的TDDB性能下降，那么电容器就容易击穿造成芯片失效。

发明内容

本发明提供的一种在金属电容上电极刻蚀制程中改善TDDB性能的方法，能够提高电容器的抗击穿性能，避免晶片失效。

为了达到上述目的，本发明提供一种在金属电容上电极刻蚀制程中改善TDDB性能的方法，该方法包含以下步骤：

步骤1、对上电极进行光刻；

将沉积有铝Al金属层/氮化硅SiN电介质层/氮化钛TiN金属层结构的晶片放入ET刻蚀机台的刻蚀腔体内，在氮化钛TiN金属层表面设置光刻胶，采用等离子体刻蚀的方法，对氮化硅SiN电介质层和氮化钛TiN金属层进行刻蚀，把事先定义好的图形转移到金属/电介质/金属的结构表面形成电容器件；

步骤2、去除光刻胶；

采用干法去除大部分光刻胶后，再采用化学溶剂湿法清洗去除剩余的光刻胶；

步骤3、对电容器件表面进行混合气体处理；