[發(fā)明專利]SiCN薄膜中C元素的去除方法及監(jiān)控片再生工藝

無效

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• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103646915A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 顧梅梅;朱玉傳;張旭升
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領域，尤其是一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，以及含有SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生處理工藝。

背景技術(shù)

在Cu金屬互聯(lián)工藝中，NDC（SiCN）薄膜材料通常與Low-k（低介電常數(shù)）材料相配合，用于銅互連介質(zhì)層材料。因為NDC和Low-k材料中都含有一定成分的C元素，所以材料的介電常數(shù)得以降低，從而提高器件的信號響應速度。但由于NDC這種薄膜實際為“摻氮碳化硅（SiCN）”，Low-k材料實際為SiOC，它們的薄膜成分中都含有C元素，目前的濕法刻蝕工藝很難對日常監(jiān)測的NPW（Non?Productive?Wafer監(jiān)控片）進行循環(huán)再生（recycle）。

Low-k材料（SiOC）的recycle做法，通常是在濕法刻蝕前，先對SiOC薄膜進行O₂灰化（Ash）處理，去除薄膜中的C元素，再用相應的酸（HF）進行recycle。但是存在O₂等離子體灰化工藝存在去除效率不高，灰化處理時間長（一般為80s/片）等問題。

而NDC薄膜（SiCN）的實際循環(huán)使用效果更差，批量recycle中經(jīng)常存在NDC薄膜去除不干凈，導致NDC?NPW無法循環(huán)使用。這是因為普通的O₂灰化氧化能力不足以去除SiCN薄膜中的C元素，導致后續(xù)的酸（HF）處理無法完全去除NDC薄膜。所以在半導體工廠的實際量產(chǎn)中，NDC?NPW通常是直接委外做再生（reclaim）處理。委外再生（reclaim）是將硅片包裝運輸?shù)桨雽w廠以外的專業(yè)公司，利用特殊的化學研磨設備，不僅研磨去除Si襯底上的薄膜，而且還去除一部分硅襯底。再生（reclaim）不僅成本昂貴，而且與正常硅片相比，再生后的硅片更薄，這更加限制了NPW的再生次數(shù)，導致NDC監(jiān)控片的使用成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為優(yōu)化SiCN薄膜中C元素的去除方法，以及含有SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生處理工藝。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，使用O₃等離子體對SiCN薄膜中的C元素進行灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO₂被抽離。

以及，一種含SiCN薄膜的監(jiān)控片再生工藝，包括如下步驟：S1，對SiCN監(jiān)控片進行O₃等離子體灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO₂被抽離；S2，對監(jiān)控片進行氫氟酸濕法刻蝕；S3，進行顆粒度檢測與膜厚測量，以確認循環(huán)再生效果；S4，硅片投入循環(huán)再用。

使用O₃灰化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的O₂灰化工藝，O₃可在較低能量下形成氧自由基，所以O₃等離子體與O₂等離子體相比，氧化能力更強，從而C元素的去除能力也更強，以達到優(yōu)化SiCN的循環(huán)再使用目的，增加硅片的重復使用次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1是本發(fā)明的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)再生工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)再生工藝示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

本發(fā)明針對日常生產(chǎn)監(jiān)控使用的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)使用問題，使用一種新的灰化工藝，通過使用氧化能力更強的O₃等離子體（O₃plasma）替代傳統(tǒng)工藝中的O₂等離子體,對SiCN薄膜中的C元素進行灰化去除。

與氧氣（O₂）相比，臭氧（O₃）的氧化能力更強，且更易形成氧自由基。氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO₂被抽離；將SiCN薄膜還原形成類似SiN薄膜后，通過相應的酸（通常為HF）即可將薄膜去除。

O₃等離子體與O₂等離子體相比，具有更強的氧化能力，其離解原理比較如下：