專利名稱：一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種濕法清洗工藝，尤其涉及一種適用于半導(dǎo)體后段制程中清除介電質(zhì)等離子體刻蝕殘留物及側(cè)壁損傷層的一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中，隨著特征尺寸的減小和低介電常數(shù)材料 (Lowk)的引入，對于等離子體刻蝕后濕法清洗的要求越來越高。特征尺寸減小，等離子體刻蝕或光阻灰化后聚合物殘留物更難去除。引入低介電常數(shù)材料(Low-k)(特別是多孔低介電常數(shù)材料)，等離子體刻蝕、光阻灰化等很容易損傷低介電常數(shù)材料(Low-k)造成介電常數(shù)升高。而為了降低刻蝕對低介電常數(shù)材料(Low-k)的損傷，往往會使用聚合物比較重的刻蝕方式保護(hù)低介電常數(shù)材料(Low-k)側(cè)壁。同時為了降低有效介電常數(shù)，要求去除低介電常數(shù)材料(Low-k)側(cè)壁損傷層。這就要求等離子體刻蝕后濕法清洗不僅能夠有效清除聚合物殘留物，還要去除側(cè)壁損傷層。在業(yè)界后段銅制程中，通常選用銅腐蝕液(ST250)和稀氟氫酸(DHF，Dilute HF) 中一種清洗液進(jìn)行刻蝕后濕法清洗。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用稀氟氫酸進(jìn)行濕法刻蝕的效果圖，請參見圖1，銅腐蝕液(ST250)去除聚合物殘留物更有效，但無法有效去除側(cè)壁損傷層， 況且銅腐蝕液(ST250)是一種含有有機(jī)物的溶液，致密的側(cè)壁損傷層去除后，有機(jī)溶劑會滲入低介電常數(shù)材料(Low-k)孔洞無法排出中，造成介電常數(shù)的更大升高。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用銅腐蝕液進(jìn)行濕法刻蝕的效果圖，請參見圖2，DHF去除聚合物殘留物的工藝窗口比較小，特別隨著特征尺寸減小，殘留物高的位置很難完全去除，引起可靠性問題。濕法清洗前后，也可采用等離子體(H2、H2/N2、H2/He等)處理去除聚合物殘留物， 增加工藝窗口。但是等離子體處理對低介電常數(shù)材料(Low-k)損傷較大，特別是多孔低介電常數(shù)材料(Low-k)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的清洗液清洗效果不理想的問題。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，在半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中，完成介電質(zhì)層等離子干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗，以去除干法刻蝕后的聚合物殘留；并進(jìn)行第二濕法清洗，以去除側(cè)壁損傷層。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，所述第一濕法清洗所采用的清洗液為銅腐蝕液。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，所述第二濕法清洗所采用的清洗液為稀氟氫酸。
如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，所述稀氟氫酸的濃度范
圍是 1 :100 1 :1000 ο如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕包括在旋涂光刻膠，并進(jìn)行光刻工藝形成通孔圖形之后，進(jìn)行第一干法蝕刻，以形成通孔，并移除光刻膠。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，在所述第一干法刻蝕后， 進(jìn)行第一濕法清洗；并進(jìn)行第二濕法清洗。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其中，所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕包括在旋涂底部抗反射涂層，填充通孔，并旋涂光阻，光刻形成溝槽圖形后的第二干法刻蝕。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其中，所述第二干法刻蝕包括干法刻蝕形成溝槽，去除剩余光刻膠和底部抗反射涂層，刻蝕打開通孔。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其中，在所述第二干法刻蝕之后，進(jìn)行第一濕法清洗；進(jìn)行第二濕法清洗。如上所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其中，完成第一濕法清洗和第二濕法清洗后進(jìn)行常規(guī)后續(xù)制程，不對半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中的其余工藝和步驟造成影響。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的清洗液清洗效果不理想的問題，通過分別進(jìn)行第一濕法清洗和第二濕法清洗去除殘留物及側(cè)壁損傷層，實(shí)現(xiàn)良好的清洗效果。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用稀氟氫酸進(jìn)行濕法刻蝕的效果圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用銅腐蝕液進(jìn)行濕法刻蝕的效果圖3是現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體集成電路后段銅制程的流程圖； 圖4是本發(fā)明濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法的流程圖； 圖5是本發(fā)明濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法的步驟圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明
圖4是本發(fā)明濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法的流程圖，圖5是本發(fā)明濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法的步驟圖，請參見圖4、圖5，一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法， 其中，在半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中，完成介電質(zhì)層等離子干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗，第一濕法清洗所采用的清洗液對聚合物的去除能力比較強(qiáng)，能去除一些第二濕法清洗所采用的清洗液所無法去除的刻蝕過程中形成的聚合物殘留，通過進(jìn)行第一濕法清洗，達(dá)到去除干法刻蝕后的聚合物殘留的目的；進(jìn)行第二濕法清洗，第二濕法清洗所采用的清洗液能有效去除刻蝕后側(cè)壁損傷層，也能去除大多數(shù)刻蝕后聚合物殘留物，通過第二濕法清洗，去除側(cè)壁損傷層，第一濕法清洗和第二濕法清洗有機(jī)結(jié)合后可以實(shí)現(xiàn)聚合物殘留和側(cè)壁損傷層的清理，經(jīng)過兩次的濕法清洗后，聚合物殘留和刻蝕后的側(cè)壁損傷都被有效清除。
本發(fā)明中的所述第一濕法清洗所采用的清洗液為銅腐蝕液(ST250)，銅腐蝕液 (ST250)對聚合物的去除能力比稀氟氫酸(DHF，Dilute HF)強(qiáng)，能去除一些稀氟氫酸(DHF， Dilute HF)無法去除的刻蝕過程中形成的聚合物殘留。然而，銅腐蝕液(ST250)對刻蝕后形成的側(cè)壁損傷層刻蝕速率低，很難去除側(cè)壁形成的高介電常數(shù)損傷層，這會提高介電層的有效介電常數(shù)?？涛g后Low-k側(cè)壁損傷層的厚度會達(dá)2 3nm，甚至更厚。隨著特征尺寸的逐漸縮小，這層損傷層對限流電阻器延遲影響已無法忽略，必須去除，因此，需要進(jìn)行第二濕法清洗。本發(fā)明中的所述第二濕法清洗所采用的清洗液為稀氟氫酸(DHF)，稀氟氫酸 (DHF)能有效去除刻蝕后側(cè)壁損傷層，也能去除大多數(shù)刻蝕后的聚合物殘留物。但對于有些刻蝕過程中形成的有些聚合物殘留很難去除，這會引起電學(xué)性能和可靠性的惡化，特別是在通孔底部的聚合物，然而，采用稀氟氫酸(DHF)進(jìn)行濕法清洗本無法去除的聚合物殘留已經(jīng)在第一濕法清洗過程中被去除，故完成第二濕法清洗后，能夠達(dá)到良好的清除效果。本發(fā)明中的所述稀氟氫酸的濃度范圍是1 :10(Tl :1000，在該范圍內(nèi)的稀氟氫酸清洗液具有良好的清理效果，又不會對側(cè)壁層造成損傷，稀氫氟酸(DHF)的濃度根據(jù)不同的工藝要求采取不同的值。圖3是現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體集成電路后段銅制程的流程圖，請參見圖3，本發(fā)明中的半導(dǎo)體集成電路后段銅線制程具體包括以下步驟步驟一 101，介電層淀積其中，介電阻擋層SiCN，介電層SiOCH，介電保護(hù)層Si02 ；步驟二 102，旋涂光刻膠，光刻，形成通孔圖形；步驟三103，干法刻蝕，形成通孔，并灰化去除光刻膠；步驟四104，旋涂底部抗反射涂層 (BARC)，填充通孔；旋涂光阻，光刻形成溝槽圖形；步驟五105，干法刻蝕溝槽，形成溝槽；灰化去除剩余光刻膠和BARC，刻蝕打開通孔；步驟六106，淀積金屬阻擋層(TaN/Ta)和銅籽晶層106 ；電鍍銅填滿通孔和溝槽；步驟七107，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)平坦化，去除多余金屬 107。從上述的步驟中我們可以得出本發(fā)明中的進(jìn)行所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕的步驟有兩次，其中，第一次干法刻蝕包括在步驟二 102旋涂光刻膠，光刻形成通孔圖形之后進(jìn)行的步驟三103，第一干法蝕刻，以形成通孔，并灰化去除光刻膠。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中在所述第一干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗；之后再進(jìn)行第二濕法清洗，以達(dá)到分別去除殘留物及側(cè)壁損傷層的效果。本發(fā)明中所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕的第二次干法刻蝕包括在步驟四104， 旋涂底部抗反射涂層(BARC)，填充通孔，并旋涂光阻，光刻形成溝槽圖形后的第二干法刻蝕。本發(fā)明中所述第二干法刻蝕包括干法刻蝕形成溝槽，灰化去除剩余光刻膠和底部抗反射涂層，刻蝕打開通孔。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中在所述第二干法刻蝕之后，進(jìn)行第一濕法清洗；之后再進(jìn)行第二濕法清洗，以達(dá)到分別去除殘留物及側(cè)壁損傷層的效果。由于本發(fā)明所應(yīng)用在的半導(dǎo)體工藝流程中存在兩個干法刻蝕的步驟，且這兩個干法刻蝕的步驟后都滿足實(shí)施本發(fā)明的濕法刻蝕工藝的條件，故在步驟三103第一干法刻蝕或步驟五105第二干法刻蝕后采用本發(fā)明的濕法刻蝕工藝均可，都能夠達(dá)到分別去除殘留物及側(cè)壁損傷層的技術(shù)效果在本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例中，第二濕法清洗是在第一濕法清洗完成后進(jìn)行的，首先完成第一濕法清洗后將干法刻蝕后的聚合物殘留去除，側(cè)壁損傷層變得平坦，之后進(jìn)行第二濕法刻蝕，將側(cè)壁損傷層去除，從而達(dá)到良好的清洗效果。本發(fā)明中完成第一濕法清洗和第二濕法清洗后進(jìn)行常規(guī)后續(xù)制程，不對半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中的其余工藝和步驟造成影響。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的清洗液清洗效果不理想的問題，通過分別進(jìn)行第一濕法清洗和第二濕法清洗去除殘留物及側(cè)壁損傷層，實(shí)現(xiàn)良好的清洗效果，采用本發(fā)明所提供的方法可以提高銅互連的電學(xué)性能和可靠性。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，在半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中，完成介電質(zhì)層等離子干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗，以去除干法刻蝕后的聚合物殘留；進(jìn)行第二濕法清洗，以去除側(cè)壁損傷層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，所述第一濕法清洗所采用的清洗液為銅腐蝕液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，所述第二濕法清洗所采用的清洗液為稀氟氫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，所述稀氟氫酸的濃度范圍是1 :10(Tl :1000.
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕包括在旋涂光刻膠，并進(jìn)行光刻工藝形成通孔圖形之后，進(jìn)行第一干法蝕刻，以形成通孔，并移除光刻膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其特征在于，在所述第一干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗；并進(jìn)行第二濕法清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其特征在于，所述介電質(zhì)層等離子干法刻蝕包括在旋涂底部抗反射涂層，填充通孔，并旋涂光阻，光刻形成溝槽圖形后的第二干法刻蝕。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其特征在于，所述第二干法刻蝕包括干法刻蝕形成溝槽，去除剩余光刻膠和底部抗反射涂層，刻蝕打開通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法，其特征在于，在所述第二干法刻蝕之后，進(jìn)行第一濕法清洗；并進(jìn)行第二濕法清洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留物的方法，其中，在半導(dǎo)體集成電路后段銅制程中，完成介電質(zhì)層等離子干法刻蝕后，進(jìn)行第一濕法清洗，以去除干法刻蝕后的聚合物殘留；進(jìn)行第二濕法清洗，以去除側(cè)壁損傷層。本發(fā)明一種濕法清洗等離子體刻蝕殘留方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用單一的清洗液清洗效果不理想的問題，通過分別進(jìn)行第一濕法清洗和第二濕法清洗去除殘留物及側(cè)壁損傷層，實(shí)現(xiàn)良好的清洗效果。
文檔編號H01L21/768GK102420168SQ20111011038
公開日2012年4月18日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者姬峰, 張亮, 李磊, 胡友存, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司