專利名稱：半導(dǎo)體制程中降低器具污染之方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于半導(dǎo)體裝置，如集成電路(ICs)之制造，更特別是，本發(fā)明系關(guān)于減少用于半導(dǎo)體裝置的制造之器具及/或基材之污染。
背景技術(shù)：
集成電路(ICs)的制造包括在基材上特征的形成，其構(gòu)成電路組件，如晶體管、電阻器及電容器，及此種組件的中間連接。為形成該特征，層被重復(fù)地沉積在基材上及依所欲被圖案化，微影技術(shù)被使用以圖案化該裝置層或數(shù)層。此種技術(shù)使用曝光源以由罩幕投射一光影像至形成于基材表面的光致抗蝕劑(抗蝕劑)層，該光照射該抗蝕劑層，以所欲圖案曝光之。依正型或負(fù)型光阻被使用，該抗蝕劑層的曝光或未曝光部分被移除，未由該抗蝕劑保護(hù)的部份接著被如被蝕刻以形成在基材上的特征。
參照第1圖，半導(dǎo)體基材101被示出，該基材包括一或更多裝置層140，其被沉積于該基材上，例如該裝置層被使用以形成用做IC組件的特征。在加工期間，該基材被自器具移至不同加工階段的器具，自加工階段的元素163，如化學(xué)品，可被沉積于該基材的背面?zhèn)?05及側(cè)邊103，元素對(duì)加工的后續(xù)階段可能為不兼容的或是有害的，這些元素亦可被轉(zhuǎn)移至其它器具，污染其它器具，此外，元素會(huì)擴(kuò)散穿過(guò)基材，污染基材。
為防止制程及器具的交叉污染及基材的污染，含氮化硅的CAP層275藉由低壓化學(xué)氣相沉積(LP-CVD)被沉積于該基材的底部及側(cè)邊，如第2圖所示。有害的元素被沉積于該氮化硅層的表面，因?yàn)榈璧牡蛿U(kuò)散因子，元素基本上保留在表面，在制程完成后，清潔步驟被執(zhí)行，蝕刻該氮化硅層以自其表面移除某厚度，移除一部份該氮化硅層的表面因而移除在其上的元素。習(xí)知上，氫氟化物(HF)化學(xué)被使用以蝕刻該氮化硅層表面。
然而，LP氮化物具低蝕刻速率，降低清潔效率。此外，因?yàn)榈臀g刻速率，具相當(dāng)高HF濃度的蝕刻溶液是需要的(如約20％)。具高HF濃度的蝕刻溶液之使用對(duì)器具、環(huán)境是有害的及增加對(duì)工作者的健康風(fēng)險(xiǎn)。為避免使用具高HF濃度的蝕刻溶液，原硅酸四乙酯(TEOS)已被提出取代LP氮化物。雖然TEOS具較高的蝕刻速率，其具較高的擴(kuò)散因子，使得元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入該層較深，此造成更長(zhǎng)的清潔時(shí)間以蝕刻足夠的TEOS層以確保元素被移除，因而減少清潔效率。更厚的TEOS層亦因而被需要以提供與LP氮化物相同的保護(hù)，此增加層離或自基材剝離的風(fēng)險(xiǎn)。
由先前討論，期望提供一種經(jīng)改良的層以保護(hù)基材抵抗污染物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系主要關(guān)于ICs之制造，特別是，本發(fā)明系關(guān)于減少在ICs制造時(shí)的污染。在一個(gè)具體實(shí)施例中，污染保護(hù)層被形成于至少該基材的背面表面，較佳為，該污染保護(hù)層被形成于至少背面表面，該污染保護(hù)層包括低擴(kuò)散因子及可被有效率地清潔。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層的擴(kuò)散因子低于TEOS的擴(kuò)散因子。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層包括HCD氮化硅。
該污染保護(hù)層在重要制程前形成于該基材上，在重要制程后，基材被清潔以自該污染保護(hù)層移除該有害元素。在一個(gè)具體實(shí)施例中，使用包括HF稀釋的(DHF)于臭氧(OZW)的清潔溶液清潔該污染保護(hù)層。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該清潔溶液包括具＞10百萬(wàn)分之一OZW(超過(guò)10百萬(wàn)分之一OZW)的約0.2-3％DHF，較佳為，該清潔溶液包括具＞15百萬(wàn)分之一OZW(超過(guò)15百萬(wàn)分之一OZW)的約0.5-2％DHF。


第1圖顯示在制程期間的半導(dǎo)體基材；第2圖顯示具習(xí)知CAP層的半導(dǎo)體基材；及第3-4圖顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的制程。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明系主要關(guān)于ICs之制造，該ICs為如具內(nèi)存胞元的數(shù)組之內(nèi)存ICs。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該內(nèi)存胞元為鐵電內(nèi)存胞元，形成其它形式的ICs亦為有用的。此種ICs可或可不以內(nèi)存胞元數(shù)組具體化。一般，許多ICs平行形成于半導(dǎo)體基材上，如硅晶圓。在制程完成后，該晶圓被切割以分開(kāi)該ICs為個(gè)別芯片。芯片接著被封包，產(chǎn)生被使用于消費(fèi)者產(chǎn)品如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDAs)、及其它電子產(chǎn)品的最后產(chǎn)品。特別是，本發(fā)明系關(guān)于減少器具、制程的交叉污染，及晶圓的污染，ICs于晶圓上形成。
第3圖顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例之具體實(shí)施例，如所示，半導(dǎo)體基材301被提供，例如，基材為包括硅的半導(dǎo)體晶圓，其它形式的基材亦為有用的。依加工階段而定，基材可包括一或更多裝置層340，基材亦可包括位于該裝置層下方的特征，或者，在第一加工階段前，基材可為裸基材。
該裝置層被使用以產(chǎn)生特征以形成IC的組件，在一個(gè)具體實(shí)施例中，該裝置層被使用以形成電容器，電容器層包括如在第一及第二傳導(dǎo)層間的介電體層。較佳為，該層被使用以形成鐵電電容器。此種層包括在第一及第二電極間的鐵電層。該鐵電層可為PZT且該電極層可為貴金屬如鉑，其它鐵電及傳導(dǎo)材料，如SBT、SRO及Ir亦可被使用。
該基材的背面以污染保護(hù)層375涂覆，較佳為，該基材的邊緣亦可以該污染保護(hù)層涂覆。在一個(gè)具體實(shí)施例中，在基材的污染或器具的交叉污染為一議題或關(guān)注重點(diǎn)的制程前以污染保護(hù)層涂覆該基材，例如此種制程被稱為重要制程。在完整的制程流程中，可存在超過(guò)一個(gè)重要制程，較佳為，該污染保護(hù)層在第一重要制程前被形成及應(yīng)為足夠厚以容納所有制程流程的后續(xù)重要制程?；蛘呤?，該污染保護(hù)層在每一個(gè)重要制程之后被移除及在下一個(gè)重要制程前被重新施用或是提供保護(hù)一些重要制程的保護(hù)層及重新施用保護(hù)其它重要制程的保護(hù)層之組合。
該污染保護(hù)層包括具低擴(kuò)散因子的材料及可被有效率地清潔以避免具高HF濃度的清潔溶液之使用。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染層包括較TEOS的擴(kuò)散因子為低的擴(kuò)散因子。該污染保護(hù)層的蝕刻速率高于用于習(xí)知CAP層的氮化硅之蝕刻速率(如大于約在1/200稀釋的HF溶液的2.5埃/分鐘)。較佳為，該污染保護(hù)層的蝕刻速率至少等于在1/200稀釋的HF溶液的約4埃/分鐘，更佳為，該污染保護(hù)層的蝕刻速率至少等于在1/200稀釋的HF溶液的約5埃/分鐘。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層包括低介電系數(shù)(k)氮化硅(k介電常數(shù))。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層包括低k氮化硅，其中k為少于約7.5，較佳為k為少于約7.3，更佳為k為自約5至7.3。該低k氮化硅較佳為六氯二硅烷(HCD)氮化硅。其它形式的低k氮化硅亦為有用的。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層包括具密度少于約2.8的多孔隙氮化硅，較佳為該多孔隙氮化硅的密度少于約2.6。
HCD氮化硅由如CVD如LP CVD沉積，對(duì)HCD氮化硅，六氯二硅烷被使用，其它沉積技術(shù)亦可被使用，典型上，該沉積方法為批次制程，其沉積該污染保護(hù)層于基材的整個(gè)表面上。若必要，覆蓋至少在該基材的頂部表面上的芯片區(qū)域(如ICs或組件被形成的基材區(qū)域)的該污染保護(hù)層被移除，此留下由該污染保護(hù)層保護(hù)的基材的頂部、側(cè)邊、及底部的邊緣，此由如遮蔽在基材的頂部表面的非芯片區(qū)域及蝕刻在芯片區(qū)域的保護(hù)層而被達(dá)到。例如，該蝕刻包括濕蝕刻，其它形式蝕刻技術(shù)，如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)亦為有用的。較佳為，該保護(hù)層關(guān)于下方材料如基材或氧化硅被選擇地蝕刻，或者，定時(shí)蝕刻被執(zhí)行以移除該保護(hù)層。
該保護(hù)層的厚度為足以防止該副產(chǎn)品污染該基材，較佳為，該保護(hù)層的厚度為足以在制程流程的其它重要制程期間保護(hù)該基材。更佳為，該保護(hù)層的厚度為足以在制程流程的所有其它重要制程期間保護(hù)該基材。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層的厚度為約100奈米，依應(yīng)用及材料而定，其它厚度亦為有用的。
參照第4圖，基材在加工器具的室450被加工，在一個(gè)具體實(shí)施例中，該器具執(zhí)行重要制程，例如該重要制程可為蝕刻制程如反應(yīng)離子蝕刻(RIE)以圖案化該層。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該層被圖案化以形成內(nèi)存胞元的電容器，較佳為，該制程圖案化該層以形成鐵電電容器。形成其它形式的特征或其它形式的重要制程，如RTA，亦為有用的。該層在蝕刻器具，如RIE器具被圖案化。
在方法期間，副產(chǎn)品被制造，一些副產(chǎn)品如被沉積于基材的側(cè)邊及底部，這些副產(chǎn)品對(duì)后續(xù)制程為有害的。在鐵電電容器被形成的情況下，有害的副產(chǎn)品可包括如鉑、鋯、鍶、銥、及/或鉛，因?yàn)樵撐廴颈Ｗo(hù)層的低擴(kuò)散因子，有害副產(chǎn)品穿過(guò)層的擴(kuò)散被抑制，該有害副產(chǎn)品擴(kuò)散進(jìn)入該污染保護(hù)層如約1-3奈米。
在制程被完成后，該基材被自制程器具取出及被清洗以移除污染物。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染物由移除至少一部份該污染保護(hù)層而被移除。在一個(gè)具體實(shí)施例中，足夠量的保護(hù)層被移除使得該有害副產(chǎn)品的含量低于所訂定含量，例如所訂定含量等于約1E10 atm/平方公分，依應(yīng)用而定，其它含量亦為有用的。典型而言，約5奈米的保護(hù)層被移除。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，該污染保護(hù)層由濕蝕刻移除，該濕蝕刻可如在旋轉(zhuǎn)型式蝕刻器具被執(zhí)行，其它型式的器具亦可被使用。濕蝕刻包括氫氟化物(HF)溶液，該HF溶液包括臭氧(OZW)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，濕蝕刻的化學(xué)性包括具＞10百萬(wàn)分之一OZW的約0.2-3％DHF，較佳為，該化學(xué)性包括具＞15百萬(wàn)分之一OZW的約0.5-2％DHF。
如所討論，在制程流程存在其它重要制程，若必要，額外污染保護(hù)層可被形成于該晶圓上以用于下一個(gè)重要制程?；蛘?，足夠量的污染保護(hù)層由前一個(gè)清洗制程留下以保護(hù)該晶圓，在IC完成后，基材被切割且芯片被封裝。
本發(fā)明已參考各種具體實(shí)施例被特別示出及敘述，熟知本技藝者應(yīng)認(rèn)知對(duì)本發(fā)明可進(jìn)行修改及變更而不偏離本發(fā)明精神及范圍。所以本發(fā)明范圍不應(yīng)參考上述敘述被決定而是應(yīng)參考所附權(quán)利要求及其相當(dāng)完全范圍被決定。
參考清單101 半導(dǎo)體基材103 側(cè)邊105 背面140 裝置層163 元素275 CAP層301 半導(dǎo)體基材340 裝置層375 保護(hù)層450 室463 副產(chǎn)品
權(quán)利要求
1.在制造集成電路(ICs)中一種減少污染的方法包括提供具頂部、底部及側(cè)邊表面的基材；及形成污染保護(hù)層于至少該基材底部表面，該污染保護(hù)層具低擴(kuò)散因子，其可被有效率地清潔。
2.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中形成該污染層包括沉積該污染保護(hù)層于該基材表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求第2項(xiàng)的方法，其中形成該污染保護(hù)層進(jìn)一步包括自至少在該基材的頂部表面上的芯片區(qū)域移除該污染保護(hù)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中該集成電路包括內(nèi)存數(shù)組或內(nèi)存胞元。
5.根據(jù)權(quán)利要求第4項(xiàng)的方法，其中形成該污染層包括沉積該污染保護(hù)層于該基材表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求第5項(xiàng)的方法，其中形成該污染保護(hù)層進(jìn)一步包括自至少在該基材的頂部表面上的芯片區(qū)域移除該污染保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法，其中該集成電路包括鐵電內(nèi)存胞元的內(nèi)存數(shù)組。
8.根據(jù)權(quán)利要求第7項(xiàng)的方法，其中形成該污染層包括沉積該污染保護(hù)層于該基材表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求第8項(xiàng)的方法，其中形成該污染保護(hù)層進(jìn)一步包括自至少在該基材的頂部表面上的芯片區(qū)域移除該污染保護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求第1項(xiàng)的方法進(jìn)一步包括將該基材進(jìn)行一種制程，其中該制程沉積該有害元素于該污染保護(hù)層上；及由該污染層清洗該有害元素。
11.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)的方法，其中清洗該有害元素包括移除至少一部份該污染保護(hù)層以移除該有害元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求第11項(xiàng)的方法，其中自該污染層清洗該有害元素的清洗溶液包括0.2-3％DHF。
13.根據(jù)權(quán)利要求第11項(xiàng)的方法，其中自該污染層清洗該有害元素的清洗溶液包括0.5-2％DHF。
14.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層的擴(kuò)散因子低于原硅酸四乙酯的擴(kuò)散因子。
15.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層包括低k氮化硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求第15項(xiàng)的方法，其中該低k氮化硅具k少于約7.5。
17.根據(jù)權(quán)利要求第15項(xiàng)的方法，其中該低k氮化硅具k少于約7.3。
18.根據(jù)權(quán)利要求第15項(xiàng)的方法，其中該低k氮化硅具k自約5-7.3。
19.根據(jù)權(quán)利要求第14項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層包括多孔隙氮化硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求第19項(xiàng)的方法，其中該多孔隙氮化硅具密度少于約2.8。
21.根據(jù)權(quán)利要求第20項(xiàng)的方法，其中該多孔隙氮化硅具密度少于約2.6。
22.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層具蝕刻速率大于約2.5埃/分鐘于1/200稀釋溶液。
23.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層具蝕刻速率大于約4埃/分鐘于1/200稀釋溶液。
24.根據(jù)權(quán)利要求第10項(xiàng)的方法，其中該污染保護(hù)層具蝕刻速率大于約5埃/分鐘于1/200稀釋溶液。
全文摘要
一種減少在ICs加工時(shí)的污染之方法，其包括形成污染保護(hù)層于至少該基材背面，該污染保護(hù)層具低擴(kuò)散因子及可被有效率地清潔。在一個(gè)具體實(shí)施例中；該污染保護(hù)層包括HCD氮化硅。
文檔編號(hào)H01L21/302GK1571138SQ200410007640
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者張豪恩, 名取勝昭, B·－K·穆恩, G·A·貝特爾, K·霍尼克, 矢吹基, 綱島良孝 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司, 株式會(huì)社東芝