TW380285B - Methods for reducing plasma-induced charging damage - Google Patents

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經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 __—___B7_ , , 五、發明説明彳) 發明領域： 本發明係關於在一基材上之導電層的蝕刻。更特定％ ，本發明係關於保護一半導體基材使其免於在蝕刻一導電 層時受到充電損傷的方法。 發明背景： 在半導體I c製造中，裝置，如電晶體組件，是形成 於一晶圓或一基材上，其基本上是由矽所製成。不同材半斗 之連續的層被沉積於該基材上以形成一疊層。這些層被％ 積及被蝕刻以形成所需要的組件。金屬的互連線，其是_ 該疊層的導電層蝕刻出來的，然後被應用用以將各組件$ 接起來形成所需要的電路。 在蝕刻該疊層的不同層時，在前技中應用了高密度電 漿蝕刻處理。眾所習知之與該高密度電漿蝕刻眼關的優點 包括了蝕刻率的提高及蝕刻的方向性。然而，被發現的是 導電層的蝕刻會導致負面的結果。 例如，已經被發現的是一導電層的蝕刻會導致一電漿 充電的問題。電槳充電是當特定層，即該導電層，在蝕刻 期間帶有正離子時，會造成來自於該基材內之電子流向該 帶正電的層而形成的。如所周知的，該電子流會在相反的 方向上感應電流。該電漿感應的電流會流經在該導電層底 下之其它層，因而造成電睛充電損傷。 上述之電漿充電問題在參照第1圖下會更清楚。在第 1圖中，一電漿區10 0，其代表高密度電漿處理室的區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29?公釐） {請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) KKJ!~ 10--CLJ1衣------訂------ο--- 經濟部中央標隼局員工消费合作社印製 A7 B7 , 1 五、發明説明笔) 域，在該區域中一電漿被一反應的蝕刻源氣體所衝擊。在 該電漿區1 0 0中，反應離子包括正離子1 0 2及電子 1 0 4。在蝕刻期間，該等反應離子與沉積於一基材 I 0 6上之層相接觸且根據該被接觸層的選擇性而會與某 些接觸的層起反應。在第1圖的例子中，該等層爲光阻層 108，導電層110，及場氧化層112。在開放區 II 4中，某些反應離子甚至會與基材1 0 6的表面接觸 〇 正離子1 0 2典型地順著被設定於該高密度電漿處理 室中之電位場並於一大致垂直的方向上衝擊基材1 0 6 , 及沉積於該基材上的層。因此，正離子係等方向性並無法 穿透介相鄰的光阻柱，例如，在光阻層1 0 8中之柱 116，118及120，間之該等窄溝122及124 用以施加一大致上正的極性至底下的導電層1 1〇。 在另一方面，電子1 0 4則傾向於等方向性，即，它 們並不順著被設定於該高密度電漿處理室中之電位場。因 此，一較大百分比之電子1 0 4傾向於狀擊該等光阻柱 116，118及120，藉此對該光阻層108施加一 大致上負的電荷。 在高密度電漿蝕刻處理期間之蝕刻率對於開放區 1 1 4與窄溝區，即位在柱1 1 6與1 1 8之間的區域 122及位在柱1 18與120之間的窄溝區124 ’而 言是不同的。因爲導電層在該開放區1 1 4之蝕刻率較快 ’所以其將於其從窄溝區1 2 2及1 2 4處被移除之前即 ____________---- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） ---,--一I^--1 裝------訂----^---^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁). 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 '_ 五、發明説明$ ) 從開放區1 1 4處被移除。一但導電層被移除，該半導體 基材1 0 6可直接曝露於該電漿下。 因爲該導電層被帶以正電，所以來自於基材1 0 6會 爲其所吸引。朝向該被帶以正電的導電層，即，朝向區域 1 2 6，的電子流會在相反的方向上，從導電層1 1 0經 過區域126至基材106，感應電流128。該電流 1 2 8路徑於來自於電漿區1 0 0的電子經由開口區 1 1 4流入基材1 〇 6時被完成。如果電流1 2 8夠高的 話，則在其路徑上的電子元件會受損或電子特性會受到改 變0 舉例而言，在一MO S (金氧半導體）電晶體的例子 中，區域1 2 6代表一閘極氧化區。此閘極氧化區1 2 6 可以是相當的薄，例如，約1 5 0埃或更薄，且極易於一 很小的電漿感應電流的存在下受損或損壞。或者，通過該 閘極氧化區I 2 6之該電漿感應電流會造成電荷受困於該 閘極氧化區1 2 6的底下。受困電荷的存在可能會改變將 該作好的電晶體啓動所需的電流量。在某些情形中，此一 改變甚至會造成該作好的電晶體無法使用。 基於前述，因而需要能促進在一高密度電漿處理室中 之導電層蝕刻之改良的方法與裝置。該改良的方法及裝置 最好是蝕刻穿透該導電層之經選取的部分，以將電漿感應 電流的損害降至最低。 發明目的及槪述： --------^0-- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） —^m ftn^— t^n i r-i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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•ID 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 ' 1 五、發明説明4 ) 在一實施例中，本發明係關於一種在一高密度電漿室 中用來保護一半導體基材免於在蝕刻穿透在該基材上之一 導電層的一經選取的部分時受到通過該基材之電漿感應電 流所造成之充電損害的方法。該方法包括使用該高密度電 漿室之一電漿產生源的一第一電力設定來實施至少部分地 穿透該導電層之經選取的部分之一大量蝕刻（bulk etch ) 。該方法更包括使用該電漿產生源的一第二電力設定來實 施一淸洗蝕刻穿透該導電層之該經選取的部分。。根據此 實施例，該第二電力設定被最小量化用以將充電損害降至 最低。 在另一實施例中，本發明係關於一種用來保護一半導 體基材使其免於在蝕刻穿透在該基材上之一導.電層的一經 選取的部分時因通過該基材之電漿感應電流而受到充電損 害的方法。該方法包括在一第一電漿室中使用該第一電漿 室之一第一電漿產生源的一第一電力設定來實施至少部分 地穿透該導電層之經選取的部分之一大量蝕刻（bulk etch )。該方法更包括在一第二電漿室中使用該第二電漿室之 一第二電漿產生源的一第二電力設定來實施一淸洗蝕刻。 該第二電力設定最好是低於第一電力設定用以降低充電損 傷。 在另一實施例中，本發明關於在一包含了一用來散佈 蝕刻化學物質之主要電漿產生源之高密度電漿室中用來保 護一半導體基材於蝕刻穿透在該基材之上的一導電層的一 經選取的部分時免於因電漿感應電流通過該基材所造成的 —---7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公t ) . ^f--衣 訂 ,;w, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明专) 損傷的方法。該方法包括以在該主要電漿產生源與該基材 之間的一第一間隙距離來實施至少部分地穿透該導電層之 經選取的部分之一大量蝕刻（bulk etch )。以此方式，導 電層之該經選取的部分於淸洗蝕刻期間是以比在大量蝕刻 期間所用之電漿密度還低之電漿來將其蝕刻穿透。 本發明之這些及其它的優點在閱讀下面的詳細說明及 參照附圖中的圖式後將更爲明顯。 圖式簡單說明： 爲了要便於討論充電損傷的問題， 第1圖展示在一高密度電漿處理室中被蝕刻的一層疊 ，其包括了形成於其內之電漿感應電流。 第2圖展示在開始蝕刻（大量蝕刻及淸洗蝕刻）之前 的一叢疊。 第3圖展示在一實施例中，該相同的層疊在大量蝕刻 步驟完成之後的情形。 第4圖展示在一實施例中，該相同的層疊在大量蝕刻 步驟完成之後的情形。 第5圖展示一點化的電漿反應示的圖形，以便於討論 本發明蝕刻技術。 第6圖展示依據本發明的一個態樣，在該發明性的導 電層蝕刻程序所涉及的步驟。 主要元件對照表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） & (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明会 10 0 10 2 10 4 10 6 10 8 110 112 114 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 12 2 12 6 12 8 2 0 0 2 0 1 2 0 2 2 0 4 2 0 6 2 0 8 2 10 18 2 4 2 14 16 0 0 0 2 電漿區 正離子 電子 基材 光阻層 導電層 場氧化層 開放區 2 0 柱 窄溝槽 區域 電流 半導體基材 導電層 障蔽層 金屬層 反反射層 經構圖的光阻層 窄溝槽 開放區 場氧化物 閘極氧化物 電漿反應器 淋浴頭 -9- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -Cr 裝. -5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 A7 B7 五、發明说明f ) 5 0 4 R F感應電漿 反應室 5 0 6 基材 5 0 8 夾盤 5 1 0 無線電波產生 器 5 1 2 埠 5 1 4 第二電極 5 1 6 無線電波產生 器 6 2 0 間隙 5 1 8 間隙 6 0 0 蝕刻處理 6 0 2 預蝕刻步驟 6 0 4 大量蝕刻步驟 6 0 6 淸洗蝕刻步驟 6 0 8 額外處理步驟 發明詳細說明= 一種用來保護一半導體基材使其免於在蝕刻穿透在該 基材上之一導電層的一經選取的部分時因通過該基材之電 漿感應電流而受到充電損害的發明被描述。.在下面的說明 中’許多特定的細節被陳述以提供對本發明的一透澈的瞭 解。然而’很明顯的是，對巧熟悉此技藝者而言，本發明 可在沒有某些特定的細節下來實施。在其它的情形中，習 知的程序沒有被行細的加以說明以免不必要地遮掩了本發 明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） ---.--Γ ^^',.裝------訂-------i J (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明$ ) 依據本發明的一個態樣，前述之電漿感應電流充電問 題可藉由一包括了 一大量餓刻及一淸洗独刻在內之鈾刻程 序來蝕刻澱積於該基材上的層，如導電層，來加以降低。 該蝕刻技術可於任何習知的高密度電漿處理設備，包括那 些主要是使用感應電漿源如耦合變壓器的線圈（T C P ™ ) 者，中實施。應瞭解的是，本發明可於前述的任何一反應 器及其它任何適當的電漿處理反應器中實施。應瞭解的是 ，不論供給電漿之能源是經由耦合電容的平形電極板，經 由E C R圍微波電漿源，或經由耦合電感的R F源如螺旋 共振器，及耦合變壓器的電漿來供應，前述都是真的。 E C R及T C P ™處理系統可從市場上取得。例如， T C P ™ 系 _統可由加州的 Lam Research Corporation of Fremont公司獲得。 . 爲了要更詳紐的說明，在一典型的電漿蝕刻室中，該 基材以電漿來蝕刻。該蝕刻室包括一入口孔，處理的蝕刻 源氣體係經由該孔而被供應至該蝕刻室內部。一適當的能 量源被供應至一與該蝕刻室關連之電漿產生源，如該 T C P ™線圈或該E C R微波管，用以從該等蝕刻源氣體感 應一電漿。如所習知的，該能量本身可電感地或電容地被 耦合用以維持該電漿。與該主要電漿產生電力無關之一底 部偏壓電力亦可被供應用以提供獨立的偏壓控制。然後從 該飩刻源氣體形成種類（species)用以與該層疊反應並將 在該基材層疊的電漿接觸區的層疊蝕刻去除。然後副產物 經由一排出孔被排出。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

二.-1JU (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------------%!.'裝------訂----- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明纟) ' 依據本發明的一個態樣’其具有一使用一高密度電漿 的大量蝕刻步驟及一使用較低密度電漿之淸洗蝕刻步驟。 該大量蝕刻使用一供給該高密度電漿之主要電漿產生源的 第一電力設定用以至少部分地蝕刻穿透該導電層之經選取 的部分。該淸洗蝕刻使用一供給該主要電漿產生源之第二 電力設定，其實質上被最小量化以降低充電損傷，用以大 致上飩刻穿透該導電層之該經選取的部分。 該大量蝕刻步驟施加一相當高的電力至該主要電漿產 生源用以感應高密度電漿。高電力的使用顯著地提高了離 子的能量且與傳統的蝕刻比起來提供了一非常高的蝕刻率 。此高的蝕刻率有助於讓該系統保持一高的產出。如果該 高密度電漿蝕刻被允許實質上蝕刻穿透該導電層的話，就 如在前技高密度蝕刻技術般，則該電漿感應電流會對在該 導電層底下的某些層造成損傷。 依據本發明的另一態樣，該高密度電漿蝕刻步驟是在 該導電層大致上被蝕刻穿透之前被終止。一淸潔蝕刻是在 該大量蝕刻之後的某個點實施的。該淸潔蝕刻是要將在魏 受該光阻保護的區域中之該導電層的殘留物去除並完成該 蝕刻步驟並將電漿感應電流所造成的充電損傷降至最低。 通常，該淸潔蝕刻與該大量蝕刻比起來爲一短的蝕刻步驟 。因此，高密度蝕刻之較·快的蝕刻率可被應用於大部分的 蝕刻上且較慢之低密度電漿蝕刻之較短的持續時間並不會 影響到該系統的產出。 爲了進一步說明，本發明之包含了大量蝕刻及淸潔蝕 ______:12 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） ---:---_--^./-裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明彳0 ) 刻之蝕刻程序現將參照第2 ’ 3及4圖來說明。第2圖展 現除在蝕刻程序（大量蝕刻及淸潔餓刻）實施之前的一層 疊。第3圖展示出在該大量蝕刻完成之後之該層疊的情形 。第4圖展現出在該淸潔蝕刻完成之後之該層疊的情形。 參照第2圖，該樣本層疊包括—半導體基材2 0 0， 一障蔽層2 0 2，一導電層2 0 1 (在此例子中包括一障 蔽層2 0 2，一金屬化層2 0 4，及一反反射塗層2 0 6 )，及一經構圖的光阻層及/或具有窄溝槽2 1 0與開放 區2 1 2之硬光罩。在該板導體基材2 0 0與該障蔽層 2 0 2之間爲場氧化區2 1 4及一閘氧化區2 1 6。該飩 刻程序將該導電層2 0 1的導電材料從該窄溝槽2 1 0及 該開放區2 1 2中移除用以形成一所需要的圖案。如上所 述，應被瞭解的是，未被提及的其它額外的層可存在該導 電層之上，底下或其與該層疊的層之間。再者，並不是所 有被提到的層都必需有且某些或所有的層皆可由其它不同 的層來取代。 在一實施例中，該大量蝕刻之鈾刻源氣體包括了兩個 成份，氯氣（Cl2)及三氯化硼（BC13)，以一第— c 1 2 : B C 1 3流率加以混合。如於此技藝中所習知的， 氯氣（C 1 2 )爲一通常被用來蝕刻金屬層，如鋁，之主動 的蝕刻氣體。典型地，三氯化硼（B C 1 3 )被加入氯氣中 作爲一被動劑用以於該蝕刻處理中降低該光阻層的銹蝕。 該B C 1 3亦有助於在蝕刻過程中防止該層疊之側壁的下切 發生。然而，添加B C 1 3於該蝕刻源氣體中可能會有數種 -____- Λ3 - _ 本纸張尺度適用中國國家標率（CNS ) Α4規格（21〇Χ：297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁)

---------1---^--裝------訂 I 广 i-----^--------- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 ΑΊ B7 五、發明説明彳1 ) 缺點。這些缺點包括了降低蝕刻率’其會將鈾刻處理速度. 降低。一般相信，B C 1 3亦會選擇性地降低對光阻之蝕刻 率及蝕刻率的均勻性。再者’ B c 1 3會提高與該蝕刻處理 有關之微負載（microloading)及外形微負載（ profile microloading )的問題。因此，只在蝕刻源氣體中只使用適 量的B C 1 3來防止該光阻之過度的銹蝕並防止該層疊之側 壁的下切（undercutting )是所想要的。 雖然典型地C 1 2及B C 1 3爲被用來蝕刻鋁之金屬層 的飩刻源氣體，但它們並非是唯一適合此目的的氣體。不 同蝕刻源氣體亦可被用來鈾刻鋁或其它不同金屬層。雖然 鋁典型地被用作爲該金屬層，但多晶矽及鎢亦可被使用。 如果是使用鋁的話，則鈦氮化物（T i N )亦可被用來形 成該反反射塗料（ARC)層及該障蔽層（在第2圖中分 別顯示爲2 0 6及2 0 2)。該包含了該導電層之三層的. 三明治在一實施例中可甩相同的C 1, 2 / B C 1 3化學物來 蝕刻。應被瞭解的是，在本案所揭示的發明性蝕刻技術中 其與所使用之化學物並無關連。在某些情形中，氟基的蝕 刻源氣體可被用來取代氯基的蝕刻源氣體。例如，如在前 技中所習知的，氟基的蝕刻源氣體，如S F 6，被認爲是最 適合用來飩刻一包含了鈦的導電層。進一步的例子爲，例 如在某些情形中，Η B r或S F 6可被用來飩刻一多晶矽導 電閘極層。 .第3圖顯示在大量蝕刻完成後之第2圖之層疊。如所 示，該大量蝕刻步驟之高密度電漿已蝕刻穿透該反反射塗 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規袼（2丨OX 297公釐） (請先閲讀_背面之注意事項再填寫本頁) -¾、裝-

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ Β7____ 五、發明説明彳2 ) 料層2 0 6，該金屬層2 0 4及該障蔽層2 0 2的一部分 。例如，該反反射塗料層2 0 6，該金屬層2 0 4及該障 蔽層2 0 2的部分已從該該等窄溝槽區2 1 0及該開放區 2 1 2處被去除。該大量蝕刻步驟是在該金屬層2 0 4被 完全蝕刻穿透，而在第2圖所示之包含了該導電層的三層 三明治被完全蝕刻穿透之前被終止。該障蔽層2 0 2的蝕 刻並沒有在該高密度電漿的大量蝕刻步驟中完成用以保護 該閘極氧化物2 1 6。如果該障蔽層2 0 2用該大量蝕刻 來蝕刻穿透的話，則由該高密度電漿所感應的電流會，如 在第1圖中所討論的，傷及或損害到該閘極氧化物2 1 6 0 該高密度電漿蝕刻的終止時機對於保護在該導電層底 下的層，如閘極氧化物2 1 6，而言是很重要的。在一.實 施例中，該大量蝕刻步驟的持續時間可以是預先.設定的， 例如，透過經驗設定。如果前述的三層三明治被使用的話 ，則該大量蝕刻步驟的深度可藉由偵測在該2 6 1 n m光 學發射的減少情形來監視。該高密度蝕刻可立即被終止用 以避免以高密度電漿蝕刻底下的障蔽層。在一實施例中該 高密度蝕刻可於該鋁層蝕刻已被蝕刻穿透用以部分地蝕刻 該障蔽層之後被持續6至1 0秒。應瞭解的是，在開放區 2 1 2的材料移除率會比在窄溝槽區2 1 0的移除速率來 得快。因此剩下來的障蔽層2 0 2在開放區2 1 2的厚度 要比在窄溝槽區2 1 0處的，厚度來得薄。爲了要防止半導 體基材曝露於該高密度電漿下而造成感應電流，該大量蝕 _____------- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 Μ Β7 五、發明説明彳3 ) 刻應於該障蔽層從該開放區2 1 2處被蝕刻掉之前被終止 〇 第4圖展示出第3圖中之層疊於淸洗蝕刻後之情形。 於淸洗蝕刻期間，施加於該電漿產生源，例如，T C Μ ™線 圈’的電力被降低或關閉，藉以將該主要電漿密度降至即 使該半導體基材曝露於該電漿下亦不會造成充電損傷的程 度。該淸洗蝕刻的蝕刻源氣體於一實施例中包含C 1 2及 BC 1 3，與在大量蝕刻中之C 12 : BC 13流率相同的 流率下加以混合或於不同於在大量蝕刻中之C 1 2 : B C 1 3流率的流率下加以混合。再一次地，其它的蝕刻源 氣體混合物亦可被使用。 所剩之該障蔽層2 0 2是以低密度電漿來去除，藉此 完成鈾刻穿透該導電層2 0 1的蝕刻步驟。爲了要彌補此 鈾刻率的降低，其它不同的蝕刻率參數可被加以改變以改 善該淸洗蝕刻步驟的蝕刻率。這些蝕刻率改善的參數包括 :提高蝕刻源氣體流率，提高在該處理氣體室中之壓力及 提高偏壓電力。雖然提高蝕刻源氣體流率，提高在該處理 氣體室中之壓力及提高偏壓電力改善了產出率，但這些改 變對於保護在該導電層地下的層’儒如閘極氧化層2 1 6 ，免於充電損傷爲非必要的。 適於使用此發明性的大量蝕刻/淸洗蝕刻方法之特定 的處理參數及條件需視該反應器的種類及形狀’導電層的 ，組成，導電層的厚度，所使用的蝕刻氣體，基材的大小等 而定。對於一特定的例子而言’表1及2分別摘要出該大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公潑） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

------^--^裝------訂 I 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 ' , 五、發明説明彳4 ) 量蝕刻及淸洗鈾刻之大約的處理參數範圍。在表1及2中 ，該導電層餓刻是在由加州的Lam Research Corporation of Fremont公司所生產型號爲9 6 0 0的T C P ™的高密度電 漿反應器中實施的。被蝕刻的基材爲一 8英吋的晶圓其具 有一約3 0 0 0 _ 1 0 0 0 〇埃厚的導電鋁層澱積於其上 。此導電鋁是由一約0.8-1.5微米厚的光阻層所遮 罩。下列範圍之所有的變化並沒有全部加以測試。然而， 實驗顯示這些範圍可以是很有用的，端視所使用之特定的 反應器及將被鈾刻之特定的基材而定.。 適當範圍 較佳範圍 最佳範圍 TCPTM電力 250-1,000 W 400-700 W 500 W 壓力 2-90 mT 6-20 mT 15 mT 偏壓電力 50-500 W 100-300 W 170 W C12流率 0-200 seem 10-150 seem 36 seem BCh流率 0-200 seem 10-150 seem 18 seem N2流率 0-50 seem 0-25 seem 8 seem 表1 -大量蝕刻參數 如在表1中所示，施加於大量蝕刻步驟所用之T C P ™ 線圈上的電力是從約2 5 0 W至1 〇 0 0 W，更佳地是從 約4 0 0 W至約7 0 0 W及更加佳地約爲5 0 〇 w。應瞭 解的是，這些示範例的電力範圍係適用於該特定的T C P™ 反應器上，其它的電力範圍亦可被應用以適合於實施該大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ...裝丨 47- 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明彳5 ) 量蝕刻步驟之其它的反應器系統以便產生適當的高密度電 漿。例如，較高的電力範圍，如1 5 0 0 - 3 0 0 0 W， 可被應於某些螺旋或E C R系統上。 該大量蝕刻之反應器室壓力從約2 m T至約9 0 m T ’更佳地是從約6 m T至約2 0 m T及更佳地是約爲1 5 m T。如在表1中所示的，在該大量蝕刻步驟期間施加於 該反應器室中之夾盤（chuck )上之偏壓電力是從5〇 W至 5 0 0 W更佳地爲從1 〇 0W至3 0 0W及更佳地爲 1 7 0 W。 該大量蝕刻之蝕刻氣體混合物的C 1 2成份是從約0 s c cm (標準立方公分每分鐘）至約2 0 0 s c cm， 更佳地是從約1 0 s c c m至約1 5 0 s c c m及特佳地 爲3 6 s c cm。以此例子而言，該大量蝕刻的蝕刻氣體 混合物中B C 1 3成份是從約〇 s c c m至約2 0 〇 s c c m更佳地是從約1 〇 s c c m至約1 5 ◦ s c c m 及特佳地爲1 8 s c c m。該大量飩刻的蝕刻氣體混合物 中N 2成份是從約〇 s c c m至約5 0 .s c c m更佳地疋f此 約0 s c cm至約2 5.s c cm及特佳地爲8 s c cm ° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X.297公釐） ---1 — — ^- -、·裝------訂------λ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明〇6 A7 B7 適當範圍 較佳範圍 最佳範圍 .一TCP〜電力 0-300 W 0-150 W 0 W 壓力 2-90 mT 6-50 mT 35 mT 偏壓電力 50-500 W 100-400 W 350 W C 1 2流率 0-200 seem 10-150 seem 100 seem %13流率 0-200 seem 10-150 seem 6 7 seem N2流率 0-50 seem 0-25 seem 0 seem 表2 -淸洗蝕刻參數 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如在表2 線圈上的電力 至約1 5 0 W 壓力從約2 m 5 0 m T及特 在該淸洗蝕刻 )上之偏壓電 W 至 4 0 0 W 該淸洗鈾 s c c m (標 更佳地是從約 爲 1 0 0 s c 體混合物中B s c c m更佳 中所示，施加於淸洗蝕刻步、驟所用之T C P ™ 是從約0 W至3 0 0 w ’更佳地是從約0 W 及特佳地約爲0 W。該淸洗蝕刻之反應器室 T至約9 0 m T，更佳地是從約6 m T至約 佳地是約爲3 5 m T。如在表2中所示的’ 步驟期間施加於該反應器室中之夾盤（chuck 力是從5 〇W至5 0 更佳地爲從1 〇 〇 及特佳地爲350W。 刻之蝕刻氣體混合物的c 1 2成份是從約0 準立方公分每分鐘）至約2 〇 〇 s c cm， 1〇 s c cm至約150 s c cm及特佳地 c m。以此例子而言’該淸洗鈾刻的蝕刻氣 C 1 3成份是從約〇 s c c m至約2 0 0 地是從約1 〇 s c cm至約1 50 s c cm

Λ Q .-—I- - - I I - ------ ί-^--- ----- - - I I -...........I - « - —^1/^ ..... .1 - I - --- I I I I I -- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公f ) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 kl B7 五、發明説明彳7 ) 及特佳地爲6 7 s c c m。該淸洗蝕刻的蝕刻氣體混合物 中N 2成份是從約〇 s c c m至約5 0 s c c m更佳地是從 約0 s c cm至約2 5 s c cm及特佳地爲〇s c cm。 雖然在淸洗蝕刻步驟中之電漿密度可藉由降低施加於 主要電漿產生源，如該T C P ™線圈（不論是平面或非平面 的）的電力來加以降低，但對於在蝕刻該導電層時能保護 -半導體基材免於充電損傷之平行板及/或E C R微波， 其它電漿密度降低的技術都可被使用。包含了大量蝕刻及 淸洗飽刻之此發明性的蝕刻程序的一不同的實施例現將被 討論。在此實施例中，該大量蝕刻與該淸洗蝕刻間之電漿 密度是透過機械式機構來改變。 第5圖展示一電漿反應器5 0 0之簡化圖以便於該實 施例的討論。通常_ ’該反應器5 0 0包括一淋浴頭5 0 2 其較佳地包括多個孔用來釋出氣體的源材料，如蝕刻源氣 體’進入一 R F -感應電漿室5 0 4。該氣體的源材料亦 可藉由其它的機構，如從內建於該容室的側壁中之孔或位 在該容室中之氣體環’被釋出。一基材5 0 6被導入該容 室5 0 4中並被置於該夾盤5 0 8上，其將該基材固定於 位置上。夾盤5 0 8可於該發明性的處理期間機械式地或 電氣地將該基材固定於位置上。該夾便5 0 8亦如一電極 般作用且最好是被一無線電頻率（RF )產生器5 1 0施 加偏壓。氨冷卻氣體可於加壓下被導經介於夾盤5 0 8與 該基材5 0 6之間的孔5 1 2用以如一傳熱媒介般地作用 ，用以於處理期間精確地控制該基材的溫度以確保蝕刻的 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 2α (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 裝 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明彳8 ) 均句度。 一代表該主要的電漿產生源之第二電傑係置於該容室 5 〇 4之上且爲一線圈的形式。然而，該找要的電漿產生 源可用其它傳統的方式來實施，這包括了使用前述之平行 板及微波源。線圏電極5 1 4是透過一配合網路（傳統的 且未示於第5圖中）由一RF產生器5 1 6來充電。RF 產生器5 1 0及5 1 6經由夾盤5 0 8及電極5 1 4被用 來衝及在該容室5 0 4內之該蝕刻源氣體中之一電漿以蝕 刻該基材5 0 6。 介於該基材5 0 6與該主要電漿產生源，電極5 1 4 ’之間的間隙5 1 8可被改變用以機械式地控制蝕刻處理 期間之該電漿的密度。在某些系統中，電極5 1 4及淋浴 頭5 0 2之間可被允許，但並非一定要，一起移動。該相 對的電漿密度可藉由加大間隙6 2 0，將所有其它的控制 參數保持相同或改變該等參數用以如參照第4圖所述的將 該蝕刻率最佳化，來將其降低。爲了要在該淸洗步驟期間 降低該電漿密度，間隙6 2 0可由在高電漿密度的大量蝕 刻步驟期間之間隙大小被加大。 參照第5圖.，該電漿密度控制之機械式方法可被應用 於此大量/淸洗蝕刻發明中。一大量蝕刻步驟是在一基材 上用相當高密度的電漿於該基材上實施。在該蝕刻期間’ 該高密度電漿蝕刻穿透該反反射塗層，該金屬層及在所選 定區域中之該障蔽層的一部分。用於該高密度電漿之大量 蝕刻的參數設定包括：施加於該T C P ™線圈的電力’容室 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ 297公釐） . 一 " _η/ 1 - ^^^1 ί - I -- - 『、.nn ^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -*° 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明彳9 ) 壓力’偏壓電力’ c 1 2流率’ B C 1 3流率’ N 2流率及 介於淋浴頭5 0 2與該基材5 0 6間之間隙5 1 8。蝕刻 的深度可由監視在2 61 nm光學發射中之減少來決定’ 其可顯示該鋁層被蝕刻穿透。該障蔽層於該大量蝕刻期間 沒有被蝕刻穿透用以避免受到該高密度電漿之感應電流所 造成的充電損傷。 再次參照第5圖，在該大量蝕刻之後，繼續通過一淸 洗步驟用以去除剩下的導電層，藉以曝露出在該被蝕刻的 區域中之該半導體基材及場氧化物。在該淸洗步驟期間’ 在該容室中之該電槳的密度藉由加大介於該基材5 0 6與 該主要電漿產生源，電極5 1 4，之間的間隙5 1 8而被 降低。包括施加於該τ C P ™線圈的電力，容室壓力，偏壓 電力，C 1 2流率，B C 1 3流率，N 2流率在內之其它的 參照並不一定要被改變來將該電漿密度降低至一不會感應 足以對該半導體基材造成充電損傷之電流的程度。然而， 某些參數可被改變以達到其它的目的，如提高系統的產出 率。以較大的間隙5 1 8，具有低電漿密度之淸洗蝕刻可 被促進。 雖然前述的實施例已展示出在一單一機器中之大量及 淸蝕刻，然在本發明的另一實施例中，該大量蝕刻可於一 蝕刻室中進行而該jf洗鈾刻可於一不同的蝕刻室內實施。 使用不同的機器來實施不同的蝕刻步驟的優點在於有些電 娥.反應器較適於高密度電漿蝕刻，而其它電漿反應器設計 較適於低密度電漿蝕刻。特別是，在淸洗蝕刻期間的蝕刻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝------訂------©-----^— 22 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） A7 B7 五、發明説明έο ) 均勻度可藉由使用一特別設計給低密度電漿餓刻用之機器 ’如反應離子蝕刻（R I E )機器來加以改善。雖然高密 度電漿蝕刻'機能夠實施低密度電漿蝕刻，但針對大量蝕刻 及淸洗蝕刻步驟使用不同的機器能夠產生較佳的產品。 依據本發明的一個態樣’第6圖顯示該等步驟涉及一 發明性的飽刻程序6 0 0。在步驟6 0 2中，一基材於一 傳統的預蝕刻步驟中被製備以供蝕刻。該預蝕刻步驟包括 ’例如’將該基材夾持於該夾盤上，將該電發處理室中之 壓力穩定’及將氦氣冷卻氣體導至該基材備側用以促進基 材與該夾盤間的熱傳導。 在步驟6 0 4中，該層疊使用該大量蝕刻處理參數來 進行餓刻。如前所述的，大量蝕刻參數是設計來達到一高 電漿密度蝕刻穿透該導電層的目的。在一實施例中，如果 電漿的密度大於1 0 — 1 Q c m — 3的話則可被視爲高密度。 在大量鈾刻步驟6 0 4之後，一淸洗蝕刻步驟6 0 6 被實施。在淸洗蝕刻步驟6 0 6中，該層疊使用淸洗蝕刻 參數來進行蝕刻。該淸洗蝕刻參數是設計爲用一比大量蝕 刻之地漿密度來得低之電漿密度來對該層疊進行蝕刻。在 一實施例中，如果電漿的密度低於1 0 1 15 c m — 3的話則 可被視爲低密度。如前所討論的，在一實施例中，該電漿 密度可藉由降低供應至該主要電漿產生源，例如T C P ™線 圈，平行板及/或E C R微波，的電力來加以降低。該淸 洗蝕刻步驟是用作爲一淸除蝕刻用以完成該導電層的蝕刻 並保護該半導體基材免於會造成充電損傷之高密度電漿。 --

He—— ·1 1 Βι^ϋ ^ϋϋ n«l— am im ^^^^1 , V'' -e (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印製

I I _ B7 _ 五、發明説明幻) 額外的處理步驟6 Ο 8可包括其它的澱積及/或蝕刻 步驟用以完成所需要之裝置的製造。此外，額外的處理步 驟6 0 6可包括一冷卻步驟緊接著一解除夾持，及一移除 步驟其中該基材從該電漿處理室中被取出。此外，額外的 處理步驟6 0 8可包括使用該基材來製造一或多個積體電 路，藉由將該晶圓切割成晶粒（die )並使用傳統的積體電 路技術處理該等晶粒。或者，該基材可被處理成爲多種裝 置，如一液晶顯示面板或半導體I C裝置。這些裝置燃後 可被裝入一電子產品，如包括電腦在內之任何習知商用， 工業用或消費性產品中。 雖然本發明已用數個較佳實施例來加以說明，但仍有 許多變化，變換，及等效物是落於本發明的範圍中。例如 ，雖然導電層可包括多層，但其亦可爲一單一層，如一單 一的鋁層。此外，應被瞭解的是，本發明技術不只可應用 於金屬或互連層的蝕刻，而且還可應用於閘極蝕刻其中一 導電的閘極材料其包含任何適當的導電材料，如導電的多 晶矽，被蝕刻。當然，對於被蝕刻的材料而言，將該蝕刻 源氣體及/或蝕刻參數最佳化是習於此技藝者所能作到的 〇 此外，雖然特定實施例參照著一金氧半導體（Μ 0 S )裝置來討論以助於瞭解，但應被瞭解的是此用來降低電 漿感應充電損傷之發明性技術亦可應用於其它種類之裝置 的製造，其中在該層被蝕刻期間於該層底下之諸層的充電 損傷被減至最小。例如，此發明性的技術可被應用於從一 ______--24-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - » -------------^--^裝— 訂 •n n d^. In HI ml I n ml ^^^1 I . A7 B7 五、發明説明) 基材製造出一平板顯示器的裝置蝕刻期間。在一進一步的 實施例中’此發明性的技術一中間層，如一靜態隨機存取 記憶體（S R A Μ )裝置的第一中間層，的蝕刻期間使用 。一般相信此發明性技術對在電阻性飩刻（resistive etch )(即’一 S R A Μ裝置的多晶矽電阻層的蝕刻）期間或 電晶體閘極蝕刻（即，該導電層，如一包含該閘極之導電 多晶矽層，的蝕刻）亦是很有幫助的。同樣應被瞭解的是 ，有許多替代的方式來實施本發明之方法。隨附之申請專 利範圍是要將所有落於本發明之真正的精神與範鼠內之可 能的變化，變換，及等效物包含在內。 -------；--裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -=°

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^^^適用中國國家標準（〇奶）八4規格（210/ 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 , D8 -—----------- 六、申請專利範圍 1 · 一種在一高密度電漿室中用於保護一半導體基材 於蝕刻在該基材上之一導電層的一選定的部分時免於因流 過p基材之電漿感應電流而受到充電損傷的方法，該方ί去 包括： 使用該高密度電漿室之一電漿產生源的一第一電力言受 定來〜施一大量蝕刻（bulk etch)至少部份地穿透該導電 層的該選定的部分；及 使用該電漿產生源的一第二電力設定實施一淸洗蝕刻 穿透該導電層之該選定的部分。 2 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二 電力設定約爲0 W至3 0 0 W。 3 .如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第二 電力設定約爲0W至3 0 0W。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該第二 電力設定約爲0 W。 5 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該高密 度電漿室代表一安裝有電漿室之轉換器。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該高密 度電漿室代表一電子旋風式諧振室。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該導電 層覆蓋在一閘極氧化層之上，該方法止該電漿感應電流之 —破壞性量流經該閘極氧化層。 8 .如申請專利範圍第1項所述之方法’其中該高密 度電漿室內之一容室壓力於淸洗蝕刻期間是大於該高密度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠）26 - (請先聞讀背面之注意事項再填、窝衣耳J -裝 .訂' Α8 Β8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 電漿室於大量蝕刻期間的容室壓力。 9 .如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該高密 度電漿室內之容室壓力於淸 '洗蝕刻期間約爲2 m Τ ο 〇 r 至 90mT〇〇r。 1 〇 .如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該高 密度電漿室內之容室壓力於淸洗蝕刻期間約爲6 mToor 至 50mToor。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中該 高密度電漿室內之容室壓力於淸洗蝕刻期間約爲3 5 mToor ° 1 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中於大 量蝕刻期間在該高密度電漿室內之一蝕刻源氣體混合物的 流速係低於在淸洗蝕刻期間的流速。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項所述之方法，其中 C 1 2於淸洗蝕刻期間約爲〇標準立方空分每秒（s r p ^ l m )至 20 0 seem。 1· 4 .如申請專利範圍第1 3項所述之方法，_ φ C 1 2於淸洗蝕刻期間約爲1 0 S c c m至2 〇 〇 ς ρ L c m ο 1 5 .如申請專利範圍第1項所述之方法，.其φ {立& 該半導體基材上之導電層是由一材料三明治所構成，其@ 括一第一層氮化鈦，一層鋁及一第二層氮化鈦。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之方法，| + 共中ί吏 用於大量蝕刻期間的蝕刻源氣體包括c 1 2及B c 1 丄3 〇 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規招210X297公^~~_ 27: ' ' ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) '1 裝- 訂 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 7 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該導 電層代表一用來製造一 S RAM裝置之導電層。 1 8 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中其中 該導電層代表一用來製造一 CMO S裝置之導電層。 1 9 . 一種用於保護一基材於蝕刻在該基材上之一導 電層的一選定的部分時免於因流過該基材之電漿感應電流 而受到充電損傷的方法，該方法包括： 於一第一電漿室中，使用該第一電漿室之一第一電漿 產生源的一第一電力設定來實施一大量蝕刻（bulk etch) 至少部分地穿透該導電層的該選定的部分；及 於一第二電漿室中，使用該第二電漿室.之一第二電漿 產生源的一第二電力設定實施一淸.洗蝕刻穿透該導電層之 該選定的部分，該第二電力設定大致上低於該第一電力設 定用以降低充電損傷。 2 0 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該 第一電漿室及該第二電漿室之至少一者代表一安裝有電漿 室之轉換器。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該 導電層覆蓋在一閘極氧化層之上，該方法止該電犛感應電 流之一破壞性屋流經該閘極氧化層。 t 2 2 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該 第二電力設定約爲0 W至1 5 0 W。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中該 第二電力設定約爲0 W。 -------ϊ-ί'、裝------訂------1 i (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -28 - 六、申請專利範圍 2 4 . —種在一包含一主要電槳產生源之高密度電漿 室中用來保護一基材於蝕刻在該基材上之一導電層的一選 定的部分時免於因流過該基材之電漿感應電流而受到充電 損傷的方法，該方法包括： 用一介於該主要電漿產生源與該基材間之第一間隙距 離來實施一大量蝕刻（bulk etch )至少部分地穿透該導電 層的該選定的部分；及 用一介於該主要電漿產生源與該基材間。之大於該第一 間隙距離的第二間隙距離來實施一淸洗蝕刻，藉以允許在 淸洗蝕刻期間以低於大量蝕刻期間所使用之電漿密度的電 漿來蝕刻該導電層之該選定的部分。 2j 5 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該 高密度電漿室代表一安裝有電漿室之轉換器。 2 6如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該高 密度電漿室代表一電子旋風式諧振室。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 7 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該 導電層覆葦在一閘極氧化層之上，該方法止該電漿感應電 流之一破壞性量流經該閘極氧化層。 2 8 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該 大量蝕刻是在該高密度電漿室的一電漿產生源的一第一電 力設定下實施的，該第一電力設定大於在淸洗蝕刻期間該 電漿產生源所用之一第二電力設定。 2 9 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該 導電層代表一金屬層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 29 - A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 0 .如申請專利範圍第2 4項所述之方法，其中該 導電層代表一導電的多晶矽層。 3 1 _ —種用來在一高密度電漿室中由一半導體機材 製造出一半導體裝置的方法，該半導體基材有一導電層澱 積於其上，該方法包括： 用該高密度電漿室之電漿產生源的一第一電源設定來 實施一大量蝕刻（bulk etch )以至少部分地穿透該導電層 的該選定的部分；及 用該電發產生源的一第二電源設定來實施一淸洗蝕 刻’該第二電源設定被最小量化用以降低來自於通過該基 材之電漿感應電流之充電損傷。 3 2 .如申請專利範圍第3 1項所述之方法，其中該 高密度電漿室代表一安裝有電漿室之轉換器。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 J - ---n^l!1^-/ -裝 —I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 3 .如申請專利範圍第.3 1項所述之方法，其中該 大量蝕刻是以一介於該電漿產生源與該基材間之一第一間 隙距離來實施，該第一間隙距離大於在淸洗蝕刻中所使用 之第二間隙距離，該第二間隙距離係介於該電漿產生源與 該基材之間。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）-30- [