[發(fā)明專(zhuān)利]后段刻蝕后清洗方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110292312.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113140445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉獅;謝玟茜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02;H01L21/768
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開(kāi)了一種后段刻蝕后清洗方法，包括步驟：步驟一、提供一晶圓，晶圓的第一表面上完成了后段刻蝕，第一表面的背面為第二表面；步驟二、對(duì)晶圓的第一表面和第二表面進(jìn)行預(yù)清洗，預(yù)清洗為去靜電清洗以去除晶圓的第一表面和第二表面的靜電；步驟三、采用uDHF溶液對(duì)晶圓的第一表面進(jìn)行主清洗，以去除后段刻蝕的刻蝕殘余物。本發(fā)明能有效去除后段刻蝕后的殘余物，特別是無(wú)聚合物殘留。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種后段(BEOL)刻蝕后清洗方法。

背景技術(shù)

后段工藝是用于形成金屬互連結(jié)構(gòu)，金屬互連結(jié)構(gòu)包括金屬線(xiàn)和位于各上下相鄰層的金屬線(xiàn)之間的通孔，通孔需要穿過(guò)層間膜，故需要對(duì)層間膜進(jìn)行刻蝕形成通孔的開(kāi)口。在銅互連結(jié)構(gòu)中，需要采用大馬士革工藝，包括單大馬士革和雙大馬士革，雙大馬士革工藝會(huì)采用對(duì)通孔的開(kāi)口和金屬線(xiàn)的溝槽進(jìn)行一體化刻蝕(all in one)。后段工藝中的刻蝕工藝為后段刻蝕，后段刻蝕后往往會(huì)在晶圓上產(chǎn)生刻蝕殘余物，故需要采用清洗工藝對(duì)刻蝕殘余物進(jìn)行去除。

現(xiàn)有一種后段刻蝕后清洗方法時(shí)采用EKC清洗，EKC清洗需要采用EKC清洗液，但是EKC清洗會(huì)使產(chǎn)品良率降低。

現(xiàn)有一種改進(jìn)的后段刻蝕后清洗方法時(shí)采用uDHF溶液進(jìn)行清洗，所述uDHF溶液為DHF和H2SO4的混合液。uDHF溶液清洗能有效去除Ti，SiO2和Cu的副產(chǎn)物(bi-product)，同時(shí)不會(huì)對(duì)晶圓的材料產(chǎn)生損失。

如圖1A所示，是現(xiàn)有后段刻蝕工藝中大馬士革工藝的一體化刻蝕后的器件結(jié)構(gòu)圖；如圖1B所示，是采用現(xiàn)有后段刻蝕后清洗方法對(duì)圖1A所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行清洗后的器件結(jié)構(gòu)圖；如圖2所示，是現(xiàn)有后段刻蝕后清洗方法進(jìn)行清洗時(shí)的示意圖；如圖1A所示，銅線(xiàn)和通孔采用大馬士革工藝形成；當(dāng)大馬士革工藝為雙大馬士革工藝時(shí)，所述通孔的開(kāi)口104和所述銅線(xiàn)的溝槽105采用一體化刻蝕形成。所述后段刻蝕為所述一體化刻蝕。

所述通孔的開(kāi)口104底部將底層銅線(xiàn)101表面暴露，所述通孔的開(kāi)口104的頂部和所述銅線(xiàn)的溝槽105相連通。

所述通孔的開(kāi)口104和所述銅線(xiàn)的溝槽105穿過(guò)層間膜102。

所述層間膜102的材料包括低K介質(zhì)層。

所述低K介質(zhì)層和所述底層銅線(xiàn)101之間還隔離有銅擴(kuò)散阻擋層。較佳為，所述銅擴(kuò)散阻擋層采用氮摻雜碳化硅層(NDC)。

所述層間膜102的表面還形成有金屬硬質(zhì)掩膜層103，所述金屬硬質(zhì)掩膜層103定義出所述銅線(xiàn)的溝槽105的形成區(qū)域。所述金屬硬質(zhì)掩膜層103采用TiN。

由圖1A所示可知，以所述一體化刻蝕為例的所述后段刻蝕完成后，在所述通孔的開(kāi)口104和所述銅線(xiàn)的溝槽105的側(cè)面形成有刻蝕殘余物106a以及在所述通孔的開(kāi)口104的底部表面形成有刻蝕殘余物106b，刻蝕殘余物包括Ti，SiO₂和Cu形成的副產(chǎn)物；殘留物106b為CuO。

如圖2所示，現(xiàn)有方法在后段刻蝕后直接采用uDHF溶液對(duì)所述晶圓108的表面進(jìn)行清洗，以去除所述后段刻蝕的刻蝕殘余物，所述uDHF溶液為DHF和H2SO4的混合液。所述uDHF溶液中，DHF的HF的溶度為10ppm～50ppm；H2SO4的溶度為1％～10％。

所述清洗中采用噴嘴將所述uDHF噴射到所述晶圓108的表面。圖2中，標(biāo)記109表示所噴射的所述DICO₂。

如圖1B所示，虛線(xiàn)圈107a和107b為分別對(duì)刻蝕殘余物106a和106b清洗后的示意圖。其中，刻蝕殘余物106b為CuO，所述uDHF去除CuO的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下面的化學(xué)反應(yīng)式所示：