[发明专利]一种MIM电容材料刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可使上电极表面无冠状缺陷的MIM(Metal-Insulator-Metal，即金属-绝缘体-金属)电容材料的刻蚀方法。

背景技术

在集成电路领域，特征尺寸的减小和电路密度的增大均会有效提高电路速度、缩短传输距离以及使信号传递时间缩短，为人类生活和工作带来更大方便。但集成电路小型化的发展趋势要求组件具有足够高的电容密度，以便于信息的存储。传统的金属绝缘层半导体(MIS)电容器若要获取所需的电容密度会导致绝缘层与半导体间，因能带差较低而容易产生漏电流。于是，人们将高介电常数绝缘材料应用于绝缘层，并利用金属作为下电极材料来取代硅半导体，形成了高介电常数的MIM电容结构用以取代MIS电容器。

当前的集成电路生产工艺中，如申请号为“ZL03108821.x”的中国专利申请中所述，通常采用SiN作为绝缘层材料，选择Ta作MIM电容器件的上电极材料，选择Cu合金作MIM电容器件的下电极材料。

图1至图5是现有技术工艺流程示意图，如图1至图5所示，现有集成电路中MIM电容上电极材料刻蚀的生产步骤为：首先在晶片上淀积一层金属材料作下电极10；然后在下电极金属材料10上淀积一层绝缘材料作绝缘层20；随后在绝缘层材料20上淀积一层金属作上电极30，形成MIM架构；为将上电极材料刻蚀出电极引线，需在上电极材料上再淀积一层硬掩膜材料，例如SiON；然后在硬掩膜材料上涂覆光刻胶50，采用相应刻蚀技术，将硬掩膜材料刻蚀出电极引线图形；接下来利用硬掩膜材料上刻蚀出的电极引线图形，采用相应刻蚀技术，将上电极材料刻蚀出电极引线，最后去除硬掩膜表面残留的光刻胶50。

图6至图7是冠状缺陷产生过程示意图，如图6、图7所示，实际生产发现，此种方法在刻蚀材料为钽(Ta)的上电极30时，由于Ta与刻蚀气体Cl2反应生成的TaCl_x挥发性较差，易与尚未去除的光刻胶50反应生成Ta基聚合物，且所述Ta基聚合物附着在尚未去除的光刻胶50之上。去除所述光刻胶50后，所述Ta基聚合物则残留在硬掩膜上，形成冠状表面缺陷60，极大地影响了产品的良品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可使上电极硬掩膜表面无冠状刻蚀缺陷、进而提高产品良品率的MIM电容材料刻蚀方法。

为达到上述目的，本发明的MIM电容材料刻蚀方法包括：

在晶片上淀积一层金属材料作下电极；所述下电极材料可选用铜合金；

在下电极金属材料上淀积一层绝缘材料作绝缘层；所述绝缘材料可选用SiN等；

在绝缘材料上淀积一层金属材料作为上电极；所述金属可选用Ta等；

在上电极材料上再淀积一层掩膜材料，应生产后续工序要求，所述掩膜材料应选用具有良好阻挡作用及较高绝缘强度的硬掩膜材料；；所述硬掩膜材料可选用SiON等；

在硬掩膜材料上涂覆光刻胶，采用相应刻蚀技术，在硬掩膜材料上刻蚀出电极引线图形制成硬掩膜版；

去除硬掩膜版表面的光刻胶；

利用硬掩膜版上的电极引线图形，采用相应刻蚀技术，将上电极材料刻蚀出电极引线图形。

所用刻蚀技术可采用干式刻蚀技术，刻蚀气体可选用Cl₂。

采用本发明所述的方法，由于在刻蚀上电极材料之前光刻胶层已经被去除，上电极材料Ta与刻蚀气体Cl₂反应生成的TaCl_x将不再有机会与光刻胶反应生成聚合物造成表面缺陷，从而有效地去除了MIM电容上电极冠状表面缺陷，提高了产品的良品率。

附图说明

图1至图5是现有技术工艺流程示意图；

图6至图7是冠状缺陷产生过程示意图；

图8至图12是本发明的工艺流程示意图；

其中：

10：下电极；           20：绝缘层；

30：上电极；           40：硬掩膜版；

50：光刻胶；           60：冠状表面缺陷；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的基本构思是：改变原有工艺步骤的顺序，将硬掩膜材料刻蚀出相应电极引线图形制成硬掩膜版后，先去除其表面的光刻胶，再利用硬掩膜版上的电极引线图形，采用相应刻蚀技术，将上电极材料刻蚀出电极引线图形。