SiCN薄膜中C元素的去除方法及監(jiān)控片再生工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其是一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，以及含有SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生處理工藝。其中，C元素的去除方法為：使用O3等離子體對SiCN薄膜中的C元素進行灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離。本發(fā)明使用O3灰化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的O2灰化工藝，O3可在較低能量下形成氧自由基，所以O3等離子體與O2等離子體相比，氧化能力更強，從而C元素的去除能力也更強，以達到優(yōu)化SiCN的循環(huán)再使用目的，增加硅片的重復使用次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】SiCN薄膜中C元素的去除方法及監(jiān)控片再生工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造【技術領域】，尤其是一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，以及含有SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生處理工藝。
【背景技術】
[0002]在Cu金屬互聯(lián)工藝中，NDC (SiCN)薄膜材料通常與Low_k (低介電常數(shù))材料相配合，用于銅互連介質(zhì)層材料。因為NDC和Low-k材料中都含有一定成分的C元素，所以材料的介電常數(shù)得以降低，從而提高器件的信號響應速度。但由于NDC這種薄膜實際為“摻氮碳化硅(SiCN)”，Low-k材料實際為SiOC，它們的薄膜成分中都含有C元素，目前的濕法刻蝕工藝很難對日常監(jiān)測的NPW (Non Productive Wafer監(jiān)控片)進行循環(huán)再生(recycle)。
[0003]Low-k材料(SiOC)的recycle做法，通常是在濕法刻蝕前，先對SiOC薄膜進行O2灰化(Ash)處理，去除薄膜中的C元素，再用相應的酸(HF)進行recycle。但是存在O2等離子體灰化工藝存在去除效率不高，灰化處理時間長(一般為80s/片)等問題。
[0004]而NDC薄膜(SiCN)的實際循環(huán)使用效果更差，批量recycle中經(jīng)常存在NDC薄膜去除不干凈，導致NDC NPW無法循環(huán)使用。這是因為普通的O2灰化氧化能力不足以去除SiCN薄膜中的C元素，導致后續(xù)的酸(HF)處理無法完全去除NDC薄膜。所以在半導體工廠的實際量產(chǎn)中，NDC NPW通常是直接委外做再生(reclaim)處理。委外再生(reclaim)是將硅片包裝運輸?shù)桨雽w廠以外的專業(yè)公司，利用特殊的化學研磨設備，不僅研磨去除Si襯底上的薄膜，而且還去除一部分硅襯底。再生(reclaim)不僅成本昂貴，而且與正常硅片相t匕，再生后的硅片更薄，這更加限制了 NPW的再生次數(shù)，導致NDC監(jiān)控片的使用成本昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題為優(yōu)化SiCN薄膜中C元素的去除方法，以及含有SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生處理工藝。
[0006]本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0007]一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，使用O3等離子體對SiCN薄膜中的C元素進行灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離。
[0008]以及，一種含SiCN薄膜的監(jiān)控片再生工藝，包括如下步驟:S1，對SiCN監(jiān)控片進行O3等離子體灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離；S2，對監(jiān)控片進行氫氟酸濕法刻蝕；S3，進行顆粒度檢測與膜厚測量，以確認循環(huán)再生效果；S4，硅片投入循環(huán)再用。
[0009]使用O3灰化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的O2灰化工藝，O3可在較低能量下形成氧自由基，所以O3等離子體與O2等離子體相比，氧化能力更強，從而C元素的去除能力也更強，以達到優(yōu)化SiCN的循環(huán)再使用目的，增加硅片的重復使用次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0011]圖1是本發(fā)明的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)再生工藝流程圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)再生工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0014]本發(fā)明針對日常生產(chǎn)監(jiān)控使用的SiCN監(jiān)控片的循環(huán)使用問題，使用一種新的灰化工藝，通過使用氧化能力更強的O3等離子體(O3Plasma)替代傳統(tǒng)工藝中的O2等離子體，對SiCN薄膜中的C元素進行灰化去除。
[0015]與氧氣(O2)相比，臭氧(O3)的氧化能力更強，且更易形成氧自由基。氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離；將SiCN薄膜還原形成類似SiN薄膜后，通過相應的酸(通常為HF)即可將薄膜去除。
[0016]O3等離子體與O2等離子體相比，具有更強的氧化能力，其離解原理比較如下:
[0017]O2等離子體離解原理:
[0018]1.e+02 — e+0+0
[0019]2.e+0 — 2e+0+
[0020]O3等離子體離解原理:
[0021 ] 1.e+03 — θ+02+0
[0022]2.e+0 — 2e+0+
[0023]從以上原理比較可以看出，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.moF1 ;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。因此，使用O3等離子體替代O2等離子體可以大大提高去除C元素的能力，以實現(xiàn)SiCN的循環(huán)再使用目的。
[0024]參見圖1及圖2所示，本發(fā)明公開了一種優(yōu)化的含SiCN薄膜的監(jiān)控片的循環(huán)再生工藝，包括如下步驟:S1，對SiCN監(jiān)控片進行O3等離子體灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離；S2，對監(jiān)控片進行氫氟酸濕法刻蝕；S3，進行顆粒度檢測與膜厚測量，以確認循環(huán)再生效果；S4，硅片投入循環(huán)再用。
[0025]本發(fā)明使用O3灰化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的O2灰化工藝，O3可在較低能量下形成氧自由基，所以O3等離子體與O2等離子體相比，氧化能力更強，從而C元素的去除能力也更強，以達到優(yōu)化SiCN的循環(huán)再使用目的，增加硅片的重復使用次數(shù)，降低生產(chǎn)成本。
[0026]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種SiCN薄膜中C元素的去除方法，其特征在于:使用O3等離子體對SiCN薄膜中的C元素進行灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離。
2.—種含SiCN薄膜的監(jiān)控片再生工藝，其特征在于包括如下步驟:S1，對SiCN監(jiān)控片進行O3等離子體灰化處理，氧自由基與SiCN薄膜中的C元素反應形成CO或CO2被抽離；S2，對監(jiān)控片進行氫氟酸濕法刻蝕；S3，進行顆粒度檢測與膜厚測量，以確認循環(huán)再生效果；S4，硅片投入循環(huán)再用。
【文檔編號】H01L21/02GK103646915SQ201310625633
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權日:2013年11月28日
【發(fā)明者】顧梅梅, 朱玉傳, 張旭升 申請人:上海華力微電子有限公司