專(zhuān)利名稱(chēng)：降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降低在沉積非晶碳膜(APF)時(shí)晶圓背面金屬污染的方法。
背景技術(shù)：
集成電路尤其是超大規(guī)模集成電路中的主要器件是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effect transistor,簡(jiǎn)稱(chēng) MOS 晶體管)。其幾何尺寸一直在不斷縮小，隨著器件尺寸的不斷縮小，鋁互連早已被銅互連所取代，柵極使用的硅化物從鎢化物、鈦化物、鈷化物一路發(fā)展到鎳化物，甚至金屬柵(Al2O3, Ta2O5等)。而在新一代的技術(shù)中，釕作為電鍍種子層和錳作為銅阻擋層的出現(xiàn)更是使晶體管制造中使用的金屬數(shù)量更加豐富，從而也使器件制造有了更多的選擇。但是與此同時(shí)，如果在工藝過(guò)程中這些金屬沾污在硅片的背面，就會(huì)造成后續(xù)工藝設(shè)備的沾污，進(jìn)入后續(xù)設(shè)備的硅片也會(huì)被設(shè)備沾污，從而造成硅片和設(shè)備的交叉沾污。而在晶體管制造的過(guò)程中部分工藝需要在相當(dāng)高的溫度(甚至高于IOO(TC)下進(jìn)行，這些金屬就會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入硅片內(nèi)部，從而造成整個(gè)器件的失效。所以硅片背面的金屬沾污控制是非常關(guān)鍵、非常必要的。化學(xué)氣相沉積設(shè)備在硅片上沉積薄膜前都需要對(duì)腔體進(jìn)行清洗，去除腔體中積累的沉積膜及懸浮在腔體中的微粒。在清洗過(guò)程中，常需要在腔體中通入清洗氣體NF3,NF3在等離子體中電離出氟離子并與腔體壁和加熱盤(pán)(Heater)上的沉積膜反應(yīng)生成含氟氣體，然后被泵抽走，達(dá)到清潔腔體的目的。而為了使腔體的氛圍接近真實(shí)沉積薄膜時(shí)的環(huán)境，通常需要在腔體中沉積一層薄膜(Season)。在使用應(yīng)用材料非晶碳膜(APF)機(jī)臺(tái)沉積APF薄膜時(shí)，全X射線反射熒光測(cè)試 (TXRF)發(fā)現(xiàn)了硅片背面金屬鋁含量嚴(yán)重超出了業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)(鋁〈lenA/Cm2，其他金屬〈Sel/cm2)。通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用材料提供的清洗腔體最優(yōu)方案中，清洗氣體NF3在等離子場(chǎng)中產(chǎn)生的氟離子與加熱盤(pán)(Heater)所用材料AlN發(fā)生反應(yīng)，在Heater表面生成了一層很薄的AlxFyOz薄膜。在腔體清洗后，通入N2和C2H2氣體進(jìn)行Season沉積,在AlxFyOz之上沉積一層非晶碳。但是N2會(huì)與AlxFyOz反應(yīng),析出AlN,從而導(dǎo)致Season薄膜的表面含有鋁。當(dāng)硅片進(jìn)入機(jī)臺(tái)進(jìn)行非晶碳薄膜沉積時(shí)，硅片背面與Season薄膜接觸，導(dǎo)致硅片背面產(chǎn)生超過(guò)lenat0m/Cm2的鋁沾污。因此，如何解決在沉積非晶碳膜(APF)時(shí)晶圓背面金屬污染已成為目前業(yè)界亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種降低在沉積非晶碳膜(APF)時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，旨在解決在沉積非晶碳膜(APF)時(shí)所造成的晶圓背面金屬污染的問(wèn)題，以提高器件的性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，在沉積非晶碳膜前進(jìn)行如下步驟:通過(guò)NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔；通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除；通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜，將腔體中加熱盤(pán)表面形成的AlxFyOz包裹起來(lái)?？蛇x的，通入NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔具體為采用遠(yuǎn)程等離子體分別對(duì)加熱盤(pán)的上表面、下表面以及腔體的腔壁進(jìn)行清洗?？蛇x的，所述通入即3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔具體為:將氣體NF3、02、Ar在遠(yuǎn)程等離子場(chǎng)中電離，電離后的遠(yuǎn)程等離子體與腔體中的沉積物發(fā)生反應(yīng)，并將殘余氣體抽走，清洗腔體?？蛇x的，所述遠(yuǎn)程等離子體的功率為4000-7000W，加熱盤(pán)和面板的距離為IOO-1OOOOmm ;采用的氣體及 流量分別為 NF3:200-700sccm, O2:6000-9000sccm ；Ar:2000_8000sccmo可選的，所述O2的等離子體為高頻等離子體?？蛇x的，所述高頻等離子體的功率為800-1200W，采用的氣體及流量分別為氧氣:3000-5000sccm,気氣:3000_5000sccm?？蛇x的，所述通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜具體為采用高頻等離子體進(jìn)行薄膜沉積，高頻等離子體的功率為800-1200W，所用乙炔和氬氣的流量分別為300-10000sccm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法通過(guò)在沉積非晶碳膜前先對(duì)腔體用NF3清洗，之后通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除，最后通入C2H2和Ar混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，使得加熱盤(pán)表面形成一層非晶碳膜，將清洗時(shí)形成的AlxFy包裹起來(lái)，使晶圓進(jìn)入腔體之后接觸到的為非晶碳薄膜，從而降低晶圓背面金屬污染程度，解決了晶圓背面金屬污染的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法的流程圖；圖2為采用本發(fā)明提供的方法與現(xiàn)有方法的效果比對(duì)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，該方法通過(guò)在沉積非晶碳膜前先對(duì)腔體用NF3清洗，之后通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除，最后通入C2H2和Ar混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，使得加熱盤(pán)表面形成一層非晶碳膜，將清洗時(shí)形成的AlxFy包裹起來(lái)，使晶圓進(jìn)入腔體之后接觸到的為非晶碳薄膜，從而降低晶圓背面金屬污染程度，解決了晶圓背面金屬污染的問(wèn)題。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法的流程圖，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法在沉積非晶碳膜前進(jìn)行如下步驟:S1、通過(guò)NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔；其中，步驟SI包括采用遠(yuǎn)程等離子體分別對(duì)加熱盤(pán)的上表面、下表面以及腔體的腔壁進(jìn)行清洗。具體為:將氣體NF3、02、Ar在遠(yuǎn)程等離子場(chǎng)中電離，電離后的遠(yuǎn)程等離子體與腔體中的沉積物發(fā)生反應(yīng)，并將殘余氣體抽走，清洗腔體。其中，遠(yuǎn)程等離子體的功率為4000-7000W，加熱盤(pán)和面板的距離為IOO-1OOOOmm ；采用的氣體及流量分別為 NF3:200-700sccm, O2:6000-9000sccm ；Ar:2000-8000sccm。S2、通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除；其中，所述02的等離子體為高頻等離子體。所述高頻等離子體的功率為800-1200W，采用的氣體及流量分別為氧氣:3000-5000sccm，氦氣:3000-5000sccm。S3、通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜，將腔體中加熱盤(pán)表面形成的AlxFyOz包裹起來(lái)。

其中，所述通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜具體為采用高頻等離子體進(jìn)行薄膜沉積，高頻等離子體的功率為800-1200W，所用乙炔和氬氣的流量分別為300-10000sccm。關(guān)于本發(fā)明的效果，請(qǐng)參考圖2，圖2為采用本發(fā)明提供的方法與現(xiàn)有方法的效果比對(duì)圖，從圖2可知，使用N2和C2H2進(jìn)行Season，進(jìn)入腔體內(nèi)的硅片的背面的Al含量為SdOOeWatom/cm2,而使用Ar和C2H2進(jìn)行Season,進(jìn)入腔體內(nèi)的娃片的背面的Al含量小于SeWatom/cm2,滿(mǎn)足具體規(guī)格(spec)的要求,能夠用于實(shí)際生產(chǎn)制造。綜上所述，本發(fā)明提供了一種降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，該方法通過(guò)在沉積非晶碳膜前先對(duì)腔體用NF3清洗，之后通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除，最后通入C2H2和Ar混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，使得加熱盤(pán)表面形成一層非晶碳膜，將清洗時(shí)形成的AlxFy包裹起來(lái)，使晶圓進(jìn)入腔體之后接觸到的為非晶碳薄膜，從而降低晶圓背面金屬污染程度，解決了晶圓背面金屬污染的問(wèn)題。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，在沉積非晶碳膜前進(jìn)行如下步驟: 通過(guò)NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔； 通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除； 通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜，將腔體中加熱盤(pán)表面形成的AlxFyOz包裹起來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，通入NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔具體為采用遠(yuǎn)程等離子體分別對(duì)加熱盤(pán)的上表面、下表面以及腔體的腔壁進(jìn)行清洗。
3.如權(quán)利要求2所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，所述通入NF3氣體對(duì)化學(xué)氣相沉積非晶碳的腔體進(jìn)行清潔具體為:將氣體NF3、02、Ar在遠(yuǎn)程等離子場(chǎng)中電離，電離后的遠(yuǎn)程等離子體與腔體中的沉積物發(fā)生反應(yīng)，并將殘余氣體抽走，清洗腔體。
4.如權(quán)利要求3所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，所述遠(yuǎn)程等離子體的功率為4000-7000W，加熱盤(pán)和面板的距離為IOO-1OOOOmm ;采用的氣體及流量分別為 NF3:200-700sccm, 02:6000-9000sccm ；Ar:2000-8000sccm。
5.如權(quán)利要求1所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，所述O2的等離子體為高頻等離子體。
6.如權(quán)利要求5所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，所述高頻等離子 體的功率為800-1200W，采用的氣體及流量分別為氧氣:3000-5000sccm,気氣:3000_5000sccm。
7.如權(quán)利要求1所述的降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，其特征在于，所述通入乙炔和氬氣的混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，在腔體中形成一層非晶碳膜具體為采用高頻等離子體進(jìn)行薄膜沉積，高頻等離子體的功率為800-1200W，所用乙炔和氬氣的流量分別為 300-10000sccm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種降低在沉積非晶碳膜時(shí)晶圓背面金屬污染的方法，該方法通過(guò)在沉積非晶碳膜前先對(duì)腔體用NF3清洗，之后通入O2的等離子體對(duì)腔體的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行清除，最后通入C2H2和Ar混合氣體進(jìn)行薄膜沉積，使得加熱盤(pán)表面形成一層非晶碳膜，將清洗時(shí)形成的AlxFy包裹起來(lái)，使晶圓進(jìn)入腔體之后接觸到的為非晶碳薄膜，從而降低晶圓背面金屬污染程度，解決了晶圓背面金屬污染的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103219226SQ20131012148
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者朱亞丹, 周軍 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司