專利名稱：一種半導(dǎo)體工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)，尤其涉及一種半導(dǎo)體工藝方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制作中使用了各種各樣的金屬層，包括歐姆接觸膜、擴(kuò)散阻擋層、導(dǎo)電金屬布線，以及隨著半導(dǎo)體制程進(jìn)入超深亞微米工藝節(jié)點(diǎn)后引入的金屬柵電極，金屬層的刻蝕存在著許多技術(shù)困難，已成為影響半導(dǎo)體器件成品率 的一個(gè)重要因素。首先，為了防止大電流下的金屬電遷移，提高器件可靠性，半導(dǎo)體器件中廣泛采用由粘附層、阻擋層和導(dǎo)電層組成的多層結(jié)構(gòu)，其中，用的金屬通常有鈦、鎢、鈦鎢合金、鉬、金等難熔金屬，這些金屬原子間的鍵能較高，刻蝕比較困難，在刻蝕過程中可能出現(xiàn)刻蝕劑殘留、重金屬污染、表面較大刻蝕損傷等問題。其次，隨著半導(dǎo)體器件尺寸不斷縮小，金屬結(jié)構(gòu)間距相應(yīng)減小，而晶圓尺寸日趨增加，這就對(duì)金屬刻蝕的均勻性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的各向同性濕法腐蝕也已無法滿足金屬微細(xì)間距的要求。如何實(shí)現(xiàn)微細(xì)間距、精細(xì)線條的金屬刻蝕，保證刻蝕完全、圖形完整、刻蝕均勻，已成為刻蝕工藝面臨的一個(gè)突出技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體工藝方法，利于金屬的完全、均勻刻蝕。該方法包括以下步驟
a)提供襯底，所述襯底上具有金屬層；
b)對(duì)所述金屬層進(jìn)行離子注入；
c)對(duì)所述金屬層進(jìn)行干法刻蝕。采用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體工藝方法，通過對(duì)金屬層進(jìn)行離子注入，在金屬層中引入損傷，破壞鍵能較高的金屬鍵，然后再對(duì)金屬層進(jìn)行干法刻蝕，可以較容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬層的完全、均勻刻蝕，以及精細(xì)間距金屬刻蝕，不會(huì)產(chǎn)生刻蝕殘留，或?qū)ζ渌Y(jié)構(gòu)或材料造成損傷，提高半導(dǎo)體器件的成品率及可靠性。


通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯
圖I為根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體工藝方法的流程 圖2至圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例、按照?qǐng)DI所示流程半導(dǎo)體工藝方法的各個(gè)階段的示意圖。附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定按比例繪制。本發(fā)明省略了對(duì)公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制本發(fā)明。下面對(duì)該半導(dǎo)體工藝方法進(jìn)行闡述，參考圖1，該方法包括
步驟SlOl，提供襯底100，所述襯底100上具有金屬層200，所述金屬層200上具有掩膜層 300 ；
步驟S102，對(duì)所述金屬層進(jìn)行離子注入；
步驟S103，對(duì)所述金屬層進(jìn)行干法刻蝕。下面結(jié)合圖2至圖6對(duì)步驟SlOl至步驟S103進(jìn)行說明。需要說明的是，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的附圖僅是為了示意的目的，因此沒有必要按比例繪制。參考圖2和圖3，執(zhí)行步驟S101，所示為襯底100，在襯底上有金屬層200。在本實(shí)施例中，襯底100包括硅襯底(例如硅晶片)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的設(shè)計(jì)要求，襯底100可以包括各種摻雜配置，即例如是P型襯底或者N型襯底。其他實(shí)施例中襯底100還可以包括其他基本半導(dǎo)體(如III- V族材料)，例如鍺?；蛘撸r底100可以包括化合物半導(dǎo)體，例如碳化硅、砷化鎵、砷化銦。典型地，襯底100可以具有但不限于約幾百微米的厚度，例如可以在400 μ m-800 μ m的厚度范圍內(nèi)?？蛇x地，在形成所述金屬層200之前，在所述襯底上還可以形成柵極堆疊、側(cè)墻、在所述柵極堆疊兩側(cè)形成源/漏區(qū)、層間介質(zhì)層等，均未在圖中示出。優(yōu)選地，所述金屬層200是金屬柵極、金屬硅化物或者金屬互連。所述金屬層200可以通過蒸發(fā)、濺射、化學(xué)氣相淀積、原子層沉積、電鍍的方法形成在所述襯底上，所述金屬層200的厚度為20nm-3ym。所述金屬層200的材料可以是鈦(Ti)、鎢(W)、銅(Cu)、鉬(Pt)、銥(Ir)、釕(Ru)、金(Au)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鈷(Co)、鉿(Hf)、鉭(Ta)，氮化鈦(TiN)、氮化鉿(HfN)、鉭硅氮化物(TaSiN)，及其組合，特別的，當(dāng)襯底材料為娃時(shí)，所述金屬層200可以是以上各種金屬的娃化物。所述掩膜層300的材料可以是光刻膠、有機(jī)聚合物、氧化硅、氮化硅、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃及其組合。所述掩膜層300為光刻膠時(shí)，可以通過旋涂、噴膠的方法形成在所述金屬層200上，并通過曝光、顯影進(jìn)行圖形化。所述掩膜層為有機(jī)聚合物時(shí)，可以通過旋涂、升華的方法形成在所述金屬層200上；而當(dāng)所述掩膜層300為氧化硅、氮化硅、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃時(shí)，可以通過化學(xué)氣相淀積、濺射等合適的方法形成在所述金屬層200上，然后，再沉積光刻膠作為掩膜，通過干法刻蝕或濕法腐蝕進(jìn)行圖形化，如圖3所示。參考圖4，執(zhí)行步驟S102，對(duì)所述金屬層200進(jìn)行離子注入。在本實(shí)施例中，在金屬層中所注入的離子為硅或鍺離子，注入能量為5 200keV，注入劑量為IO1卜1016/cm2。采用離子注入可以精確地控制離子的注入深度，通過在金屬層200中進(jìn)行離子注入，可以破壞鍵能較高的金屬鍵，在金屬層中引入損傷，利于后續(xù)金屬的干法刻蝕。如圖4所示，210為經(jīng)過離子注入的金屬層部分。參考圖5和圖6，執(zhí)行步驟S103，對(duì)所述金屬層210進(jìn)行干法刻蝕，圖6為去除掩膜層300后的剖面圖。所述干法刻蝕的方法包括等離子體刻蝕、離子銑、反濺射、反應(yīng)離子刻蝕。所述金屬層210經(jīng)過離子注入步驟，在膜層中引入了損傷，然后再采用半導(dǎo)體制造技術(shù)中常用的干法刻蝕方法，可以較容易的實(shí)現(xiàn)金屬的完全刻蝕，不會(huì)產(chǎn)生刻蝕殘留，或造成對(duì)其他材料或結(jié)構(gòu)的損傷。雖然關(guān)于示例實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種變化、替換和修改。對(duì)于其他例子，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)的同時(shí)，工藝步驟的次序可以變化。此外，本發(fā)明的應(yīng)用范圍不局限于說明書中描述的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易地理解，對(duì)于目前已存在或者以后即將開發(fā)出的工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或者獲得大體相同的結(jié) 果，依照本發(fā)明可以對(duì)它們進(jìn)行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、機(jī)構(gòu)、制造、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟包含在其保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體工藝方法，該方法包括以下步驟 a)提供襯底，所述襯底上具有金屬層； b)對(duì)所述金屬層進(jìn)行離子注入； c)對(duì)所述金屬層進(jìn)行干法刻蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述金屬層是金屬柵極、金屬硅化物或金屬互連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述步驟a)中，還包括， 在所述金屬層上形成掩膜層； 對(duì)所述掩膜層進(jìn)行圖形化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述金屬層的材料為鈦、鶴、銅、鉬、銥、釕、金、鋁、鑰、鈷、鉿、鉭，以上各種金屬的硅化物，氮化鈦、氮化鉿、鉭硅氮化物，或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述離子注入方法所注入的離子為硅或鍺。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述離子注入方法的注入能量為5 200keV。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述離子注入方法的注入劑量為IO1卜1016/cm2。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述干法刻蝕的方法包括等離子體刻蝕、離子銑、反濺射、或反應(yīng)離子刻蝕。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述掩膜層的材料包括光刻膠、有機(jī)聚合物、氧化硅、氮化硅、硼硅玻璃、硼磷硅玻璃或其組合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體工藝方法，包括提供襯底，所述襯底上具有金屬層；對(duì)所述金屬層進(jìn)行離子注入；對(duì)所述金屬層進(jìn)行干法刻蝕。利于金屬的完全、均勻刻蝕。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102779740SQ20111011846
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者尹海洲, 朱慧瓏, 駱志炯 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所, 北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司