專利名稱：一種含硅低介電常數(shù)材料刻蝕后的預(yù)清洗工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含硅低介電常數(shù)材料(Silk)刻蝕后的預(yù)清洗工藝。
下表是有關(guān)Silk材料的物理和電學(xué)特性(來(lái)自Dow Chemical)


但Silk材料在應(yīng)用于大生產(chǎn)時(shí)，與銅工藝的集成過程中還存在一些問題，如Silk的k值變化，刻蝕氣體的選擇，與阻擋層的粘附性，對(duì)銅CMP工藝的忍耐程度等。Silk(k＝2.7)是一種新的低介電樹脂材料，對(duì)于Silk材料與銅的工藝集成過程所存在的問題，由于是一個(gè)全新的技術(shù)問題，目前都在積極的探索中。
Silk低介電材料是由美國(guó)Dow Corning公司研發(fā)的新的旋涂材料，然而在銅單/雙大馬士革工藝集成中有許多問題需要解決，如Silk k值的變化，硬掩膜的選擇，刻蝕停止層的選擇，與銅阻擋層的粘附性，對(duì)CMP工藝的忍耐程度，刻蝕氣體的選擇，刻蝕后通孔的清洗等。
本發(fā)明提出的Silk刻蝕后的預(yù)清洗工藝，是用Ar等離子體方法對(duì)Silk刻蝕后的硅片進(jìn)行預(yù)清洗。具體步驟為將刻蝕后的Silk硅片放入設(shè)備的去氣腔室(CHC)進(jìn)行去氣工序處理；然后將去氣后的硅片進(jìn)入預(yù)清洗腔室(CHA)用Ar等離子體對(duì)硅片進(jìn)行濺射刻蝕，完成預(yù)清洗工藝。
本發(fā)明中，上述的去氣工序要求控制硅片溫度為340-360℃，時(shí)間為54-66秒，Ar氣流量為12-18sccm；上述的用Ar等離子進(jìn)行低能濺射刻蝕或清洗的時(shí)間為24-36秒，偏壓為270-330V。
本發(fā)明是針對(duì)刻蝕后通孔的清洗問題提出的一種工藝---Ar等離子體預(yù)清洗(在銅阻擋層淀積前)。通過比較有無(wú)預(yù)清洗工藝的電學(xué)測(cè)量結(jié)果和SEM/FIB顯微圖，其結(jié)論是該工藝改善了金屬的填孔性，降低金屬互連電阻。Ar等離子體不僅將通孔中殘留物除去，而且Ar離子濺射使通孔直角處平滑(頂部和底部)，易于填空。另外，有些區(qū)域通孔底部SiC刻蝕阻擋層未完全刻通，預(yù)清洗時(shí)Ar離子濺射也能使之部分或全部開通。
本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，效果明顯，容易操作，非常適用于大生產(chǎn)線。
1.去氣(Degas)將刻蝕后的Silk硅片(比如單大馬士革結(jié)構(gòu)50nm SiC/500nmSilk/50nm SiC/150nm SiO2)放入Endural設(shè)備的去氣腔室(CHC)，在350℃持續(xù)60秒，Ar氣流量15sccm。
2.通孔預(yù)清洗將去氣后硅片進(jìn)入預(yù)清洗腔室(CHA)，用Ar等離子體對(duì)硅片進(jìn)行低能濺射刻蝕，以除去通孔內(nèi)的殘留物，為下一步淀積銅阻擋層作準(zhǔn)備。清洗的具體參數(shù)如下表所示。主要參數(shù)為清洗(或刻蝕)時(shí)間30s；偏壓300V；RF1和RF2的功率皆為300W；Ar氣流量為5sccm。
3.冷卻及銅阻擋層淀積硅片清洗后分別進(jìn)入冷卻室(CHl)和阻擋層(CH2)腔室淀積阻擋層，如Ti/TiN或Ta/TaN。
權(quán)利要求
1.一種Silk低介電材料刻蝕后的預(yù)清洗工藝，其特征在于用Ar等離子體方法對(duì)Silk刻蝕后的硅片進(jìn)行預(yù)清洗，具體步驟為將刻蝕后的Silk硅片放入設(shè)備的去氣腔室進(jìn)行去氣工序處理；然后將去氣后的硅片進(jìn)入預(yù)清洗腔室，用Ar等離子體對(duì)硅片進(jìn)行濺射刻蝕，完成預(yù)清洗工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)清洗工藝，其特征在于所述的去氣工序中，控制硅片溫度為340-360℃，時(shí)間為54-66秒，Ar氣流量為12-18sccm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)清洗工藝，其特征在于用Ar等離子進(jìn)行濺射刻蝕的時(shí)間為24-36秒，偏壓為270-330V。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種Silk刻蝕后的預(yù)清洗工藝。隨著器件尺寸愈來(lái)愈小，互連RC延遲對(duì)器件開啟速度影響愈來(lái)愈大。目前人們用銅和低介電材料來(lái)減少RC互連延遲。Silk是一種新的低介電材料，它在工藝集成過程中還存在一些問題。本發(fā)明改進(jìn)提出了一種Silk刻蝕后的預(yù)清洗工藝，具體過程為將刻蝕后的Silk硅片設(shè)備的去氣腔室(CHC)；然后將去氣后硅片進(jìn)入預(yù)清洗腔室(CHA)，用Ar等離子體對(duì)硅片進(jìn)行低能濺射刻蝕；最后，將硅片分別進(jìn)入冷卻室(CH1)和阻擋層(CH2)腔室淀積阻擋層，如Ti/TiN或Ta/TaN。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1450609SQ0311693
公開日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2003年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月15日
發(fā)明者繆炳有, 徐小誠(chéng) 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司, 上海華虹(集團(tuán))有限公司