在集成电路的制造过程中，蚀刻是一种使用化学或物理方法从硅晶片表面选择性去除不需要的材料的过程。就工艺而言，蚀刻可分为湿蚀刻和干蚀刻。前者的主要特征是各向同性蚀刻。后者使用等离子体进行各向异性刻蚀，可以严格控制垂直和水平刻蚀。干各向异性蚀刻可以用两种机理来解释：表面损伤和侧壁钝化。表面损伤机理是指在与硅晶片平行的被蚀刻物质的图案的底部，表面上的原子键被破坏，此处扩散的自由基容易与之反应，因此在该蚀刻中方向可以继续。垂直于硅晶片的图案的侧壁由于表面上原子键的完整性而受到保护。侧壁钝化机制意味着通过蚀刻反应产生的非易失性副产物，通过光致抗蚀剂蚀刻产生的聚合物以及侧壁表面上的氧化物或氮化物将在待蚀刻地板材料的表面上钝化。当图案的底部被离子轰击时，钝化层将被击穿，使要蚀刻的物质暴露在内部并继续反应，而图案侧壁的钝化层则受到较少的离子轰击，从而阻止了该方向的进一步蚀刻。在半导体干法刻蚀工艺中，根据要刻蚀的材料不同，可以分为金属刻蚀，介电刻蚀和硅刻蚀。金属蚀刻可分为金属铝蚀刻，金属钨蚀刻和氮化钛蚀刻。目前，作为连接材料，金属铝仍广泛用于DRAM和闪存等存储器以及0.13um以上的逻辑产品中。本文重点介绍金属铝的蚀刻工艺。金属铝蚀刻通常使用以下气体：Cl2，BCl3，Ar，N2，CHF3和C2H4。作为主要的蚀刻气体，Cl2与铝发生化学反应，并且所产生的挥发性副产物AlCl3通过气流被带出反应室。一方面，BCl3提供了BCl3 +，它会垂直轰击硅晶片的表面以实现各向异性刻蚀。另一方面，由于铝的表面容易被氧化成氧化铝，因此该自生氧化铝层在蚀刻的初始阶段阻挡了Cl 2和铝之间的接触，并且阻碍了蚀刻的进一步进行。添加BCl3将有助于减少该氧化物层（如式1所示）并促进蚀刻过程的继续。 Al2O3 + 3BCl3→2AlCl3 + 3BOCl（1）Ar电离生成Ar +，主要是在硅晶片表面进行物理垂直轰击。 N2，CHF3和C2H4是主要的钝化气体。由N2和金属侧壁的氮化产生的AlxNy，以及由CHF3和C2H4与光致抗蚀剂反应形成的聚合物将沉积在金属侧壁上，形成防止进一步反应的钝化层。 。一般而言，反应室的过程压力被控制在6-14毫托。压力越高，反应室中的Cl2浓度越高，蚀刻速度越快。压力越低，分子与离子之间的碰撞越少，平均自由程增加，并且离子轰击图案底部的能力增强，因此蚀刻反应速率不会降低，甚至不会停在蚀刻底部。模式。当前，金属蚀刻机被广泛设计为具有双射频电源，例如，来自Applied Materials的DPS（去耦等离子体源）金属蚀刻机。偏置功率用于加速正离子并提供垂直物理轰击，而源功率用于提高反应室中的血浆浓度。这种双电源设计可以实现对离子体能量和浓度的独立控制，并扩大了工艺窗口和蚀刻工艺的性能。金属钛或氮化钛通常沉积在金属铝的顶部和底部上，以形成氮化钛/铝/氮化钛/钛的结构。用于蚀刻铝的Cl2与钛反应生成挥发性较低的TiCl4。氮化钛的腐蚀速率仅为铝的1 / 3-1 / 4，因此减少Cl2或增加BCl3和偏置功率，有利于提高氮化钛和钛的腐蚀速率。通常将少量的硅和铜添加到金属铝中，以提高电子设备的可靠性。硅和Cl反应生成挥发性的SiCl4，很容易将其从反应室中取出。铜和Cl反应生成的CuCl2挥发性不高。所以，