[發明專利]晶圓刻蝕后的清洗方法

有效

• 申請號: 201210496738.2
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103854962B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 張海洋;王新鵬;符雅麗
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種晶圓刻蝕后的清洗方法。

背景技術

在半導體制造過程中，晶圓的清洗是非常重要的一個環節。在執行晶圓的前段工藝過程(FEOL)和后段工藝過程(BEOL)時，晶圓需要經過無數次的清洗步驟，清洗的次數取決于晶圓的設計和互連的層數。

在過去十幾年中，主要通過批式處理技術對晶圓進行清洗（即在一個處理倉中利用浸泡方法或者噴淋法同時清洗多片晶圓），該方法雖產量較高但效果差、良率低。且隨著半導體器件的特征尺寸（CD，Critical Dimension）不斷減小，晶圓中半導體器件的數量增加，半導體材料變得越來越脆弱，清洗效果和材料損失的要求變得越來越嚴格，對晶圓清洗的要求也越來越高，批式處理技術逐漸無法滿足晶圓清洗的要求。此外，批式處理技術無法滿足如快速熱處理（RTP）等工藝的關鍵擴散和CVD技術。

而單個晶圓清洗方法由于對每一片晶圓單獨加工，其具有清洗質量高、化學試劑用量少、循環周期塊等優點，大大改進了生產力，降低了生產成本。而且，單個晶圓清洗方法也為整個制造周期提供了實現更好的工藝過程控制的機會，改善了單個晶圓以及晶圓對晶圓的均一性，進而提高了良率。因此，單個晶圓清洗方法逐漸替代批式處理技術，成為晶圓清洗工藝的主流方法。

現有工藝中，在干法刻蝕之后，通常利用單個晶圓清洗方法對表面介質層中形成有刻蝕圖案的晶圓進行清洗，以去除刻蝕殘留的聚合物。以在晶圓表面低k或者超低k介質層中形成金屬互連線或者插塞為例，在形成金屬互連線或者插塞之前，需先對晶圓上的低k或者超低k介質層進行干法刻蝕，形成用于填充金屬互連線或者插塞的通孔；再利用單個晶圓清洗方法進行清洗，去除干法刻蝕形成通孔過程中殘留于低k或者超低k介質層上表面以及通孔側壁上的聚合物；然后對清洗后的晶圓進行檢測，確定清洗后殘留的聚合物是否在設定范圍之內；當其在設定范圍內時，在低k或者超低k介質層中的通孔內填充金屬，形成金屬互連線或者插塞，當其超出設定范圍內時，需要對晶圓重新進行清洗。

然而，在對清洗后的晶圓進行檢測后發現，上述晶圓清洗方法的效果不明顯，返工幾率大，良率低。

更多晶圓清洗方法請參考公開號為CN101529559A的中國專利申請。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種晶圓刻蝕后的清洗方法，提高晶圓清洗的效果，進而提高晶圓清洗的良率。

為解決上述問題，本發明提供了一種晶圓刻蝕后的清洗方法，包括：

提供晶圓；

在晶圓上形成介質層，并于所述介質層中形成貫穿其厚度的通孔，所述介質層為疏水性；

進行氨氣等離子體處理，使所述介質層的上表面以及通孔的側壁由疏水性轉化為親水性；

進行清洗工藝。

可選的，所述氨氣等離子體處理的壓強為5mTorr~200mTorr，電源功率為100W~1000W，時間為5s~60s，氣體為NH₃、He和Ar的混合氣體，所述混合氣體中NH₃的流量為10sccm~500sccm，He的流量為10sccm~200sccm，Ar的流量為10sccm~200sccm。

與現有技術相比，本發明技術方案具有以下優點：

在晶圓表面介質層中形成貫穿介質層厚度的通孔之后，進行氨氣等離子體處理，在不影響介質層孔隙率的前提下，增加位于介質層上表面以及通孔側壁上氫鍵的數目，使所述介質層的上表面以及通孔的側壁由疏水性轉化為親水性，進而在晶圓清洗過程中使介質層的上表面以及通孔的側壁更易與清洗溶液接觸，使晶圓刻蝕后殘留的聚合物和污染物隨清洗溶液去除，提高了晶圓清洗的效果以及良率。

進一步的，在晶圓上形成介質層之前，先在晶圓表面形成停止層，在貫穿介質層厚度的通孔形成后，進行氨氣等離子體處理時，所述停止層能夠有效保護晶圓，避免氨氣等離子體處理對晶圓表面以及形成于晶圓中的半導體器件造成損傷。

附圖說明

圖1為本發明晶圓刻蝕后的清洗方法一個實施方式的流程示意圖；

圖2~圖6為本發明晶圓刻蝕后的清洗方法一個實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。