專利名稱：含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控?fù)跗脑偕椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控?fù)跗脑偕椒ā?br> 背景技術(shù)：
在Cu金屬互聯(lián)工藝中，低k(介電常數(shù))材料可以有效地降低互連線之間的分布電容。在目前的半導(dǎo)體制造業(yè)中，主流的低k材料為應(yīng)用材料(Applied Material)公司的多孔SiOC(含碳氧化硅)薄膜。但由于這種薄膜含有C元素，目前的濕法刻蝕工藝很難對(duì)日常監(jiān)測(cè)的控?fù)跗M(jìn)行再生(recycle)。因此，有必要在recycle前，先對(duì)SiOC薄膜進(jìn)行O2 灰化處理，去除薄膜中的C元素，再用相應(yīng)的酸(通常是HF)進(jìn)行recycle。具體recycle工藝可以參見附圖I。首先，采用O2灰化襯底上的SiOC薄膜，在此過程中，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離，SiOC薄膜生成類似SiO2薄膜，此時(shí)類似SiO2薄膜的厚度相比SiOC薄膜降低。灰化之后形成的類似SiO2薄膜，與一般的SiO2 薄膜類似但具有區(qū)別，例如灰化之后形成的類似Si02薄膜折射率約為I. 436，小于PECVD生長(zhǎng)形成的SiO2薄膜的I. 46。但是仍然可以通過濕法刻蝕工藝去除該類似SiO2薄膜。接下來，采用氫氟酸濕法刻蝕去除該類似SiO2薄膜，暴露襯底。但是，現(xiàn)有工藝中O2等離子體灰化工藝存在去除效率不高，灰化處理時(shí)間長(zhǎng)(一般為80s/片)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高含碳薄膜中碳元素的去除效率。本發(fā)明首先提出一種含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于采用O3等離子體灰化該含碳薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離。本發(fā)明還提出一種SiOC控?fù)跗脑偕椒?，所述方法包括首先，采用O3等離子體灰化SiOC薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離，SiOC薄膜生成類似SiO2 薄膜；然后，采用氫氟酸濕法刻蝕去除該類似SiO2薄膜。本發(fā)明通過采用氧化能力更強(qiáng)的O3等離子體取代傳統(tǒng)工藝中的O2等離子體進(jìn)行碳元素的去除或者灰化工藝，相比O2能夠提高效率、降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)成本。


圖I是現(xiàn)有SiOC控?fù)跗脑偕椒ㄊ疽鈭D；圖2是本發(fā)明提出的一種SiOC控?fù)跗脑偕椒ㄊ疽鈭D。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心思想是采用氧化能力更強(qiáng)的O3等離子體取代傳統(tǒng)工藝中的O2等離子體進(jìn)行碳元素的去除或者灰化工藝。接下來，以對(duì)日常監(jiān)測(cè)的控?fù)跗M(jìn)行recycle為例， 說明本發(fā)明的核心思想。參見附圖2所示，控?fù)跗ü枰r底以及形成在硅襯底之上的SiOC (含碳氧化硅) 薄膜。首先，采用O3等離子體灰化SiOC薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離，SiOC薄膜生成類似SiO2薄膜。然后，采用氫氟酸濕法刻蝕去除該類似SiO2薄膜，暴露硅襯底。具體而言，所述O3等離子灰化SiOC薄膜可以采用如下工藝參數(shù)設(shè)備采用 PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備)；溫度200 300°C;壓強(qiáng)800 1200mT (毫托)； O3氣體流量1000 2000sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)。O3等離子體與O3等離子體相比，具有更強(qiáng)的氧化能力，其灰化工藝原理比較如下表O2灰化工藝原理O3灰化工藝原理I. e+02 — e+0+0 ；I. e+03 — e+02+0 ；2. e+0 — 2e+0+2. e+0 — 2e+0+3. 0++Si0C — Si02+C02 3. 0++Si0C — Si02+C02從上表的原理比較可以看出，O3灰化工藝和O2灰化工藝之間的差別主要在于第一步離解，O2的解離能較大，為498. 34kJ · πιοΓ1，而O3解離能較小，為142. 67kJ · moF1,即在較低的能量下就能離解；并且O3的氧化能力比O2強(qiáng)，因此，O3在較低RF功率下即可將O3解離為O自由基，使用O3等離子體替代O2等離子體可以減小功耗，縮短處理時(shí)間，節(jié)約成本。上述以SiOC薄膜為例說明了采用O3去除含碳薄膜中碳元素的去除方法，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明還適用于除SiOC薄膜以外的其它含碳薄膜中碳元素的去除方法，例如SiCN，SiC，介孔碳薄膜等。
權(quán)利要求
1.一種含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于采用O3等離子體灰化該含碳薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離。
2.如權(quán)利要求I所述的含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于所述含碳薄膜為 SiOC, SiCN, SiC或者介孔碳薄膜。
3.—種SiOC控?fù)跗脑偕椒?，其特征在于，所述方法包括首先，采用O3等離子體灰化SiOC薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離，SiOC薄膜生成類似SiO2薄膜；然后，采用氫氟酸濕法刻蝕去除該類似SiO2薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述的SiOC控?fù)跗脑偕椒?，其特征在于所述灰化工藝采?PECVD設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的SiOC控?fù)跗脑偕椒?，其特征在于所述灰化工藝的參?shù)為溫度200 300°C ;壓強(qiáng)800 1200mT ；03氣體流量1000 2000sccm。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，首先是一種含碳薄膜中碳元素的去除方法，采用O3等離子體灰化該含碳薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離。本發(fā)明還提出一種SiOC控?fù)跗脑偕椒?，所述方法包括首先，采用O3等離子體灰化SiOC薄膜，氧自由基與C元素反應(yīng)生成CO或者CO2被抽離，SiOC薄膜生成類似SiO2薄膜；然后，采用氫氟酸濕法刻蝕去除該類似SiO2薄膜。本發(fā)明通過采用氧化能力更強(qiáng)的O3等離子體取代傳統(tǒng)工藝中的O2等離子體進(jìn)行碳元素的去除或者灰化工藝，相比O2能夠提高效率、降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102610562SQ20121008151
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者張旭升, 張景春, 陳建維, 顧梅梅 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司