一種去除硅渣的方法及裝置制造方法
一種去除硅渣的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種去除硅渣的方法及裝置，該方法包括：將六氟化硫SF6氣體輸入元器件表面；將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各向異性機臺掃硅渣的效果較差，存在硅渣殘留的問題。
【專利說明】一種去除娃渣的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體芯片制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種去除硅渣的方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導體芯片制造過程中，功率元器件產(chǎn)品的金屬層，多采用鋁/硅（1%)/銅（0. 5%) 合金，由于功率元器件產(chǎn)品的尺寸較大，腐蝕時根據(jù)金屬厚度的不同，分別使用全濕法、全 干法的鋁腐蝕或者"濕+干"錯腐蝕。由于在濕法鋁腐蝕工藝流程中，腐蝕液是不腐蝕硅的， 因此，在濕法鋁腐蝕之后，金屬層中的硅將會殘留了下來。而在"濕+干"鋁腐蝕的工藝中， 先進行濕法鋁腐蝕，其后，必須通過干法掃硅渣（即通過干法去除硅渣）來將其去除干凈，否 則會影響到后續(xù)的干法鋁腐蝕，不能夠徹底地去除鋁，出現(xiàn)鋁殘留。
[0003] 采用"濕+干"錯腐蝕工藝時，在進行濕法鋁腐蝕后，功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖1 所不，底層是介質(zhì)層（即ILD，層間介質(zhì))，取上層是PR(Photoresist，光刻|父)，底層和取上層 之間是金屬層(鋁硅銅合金)。介質(zhì)層是芯片中用于將金屬層與其它元器件隔離開的介質(zhì)， 一般采用純二氧化硅來制作，或者，采用含有硼或/和磷的二氧化硅來制作。腐蝕液通過最 上層的光刻膠的空缺處進入金屬層，腐蝕掉其中的金屬，被腐蝕后的金屬層中將殘留有硅 渣。
[0004] 業(yè)界常用的干法掃硅渣機臺為各向同性機臺（如AE2001)，也有少部分使用各向異 性機臺（如Lam590)。
[0005] 現(xiàn)有的Lam590采用的是CF4氣體進行硅渣的刻蝕，由于使用CF4氣體時會生成較 多的高分子聚合物附著在硅渣表面，盡管硅渣上方的高分子聚合物會因HE離子轟擊而被 去除，從而使得含氟離子能夠與硅渣發(fā)生化學反應(yīng)而去除硅渣，但是由于F的濃度低，化學 反應(yīng)不是很強烈，因此刻蝕速度較慢，而且由于硅渣側(cè)面的高分子聚合物不能通過HE離子 轟擊去除，將會阻擋硅渣側(cè)面的硅與含氟的等離子體的化學反應(yīng)?？偠灾?，現(xiàn)有技術(shù)中， Lam590采用的是CF4氣體進行硅渣的刻蝕，刻蝕速度較慢。由于掃硅渣（即去除硅渣)的時 間不能過多，因此，Lam590作業(yè)的干法掃硅渣效果往往比較差，經(jīng)常掃不干凈硅渣，會有硅 渣殘留，此時，通常需要將產(chǎn)品返工，這種情況不但造成了人力物力的浪費，還容易引起產(chǎn) 品報廢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明實施例提供一種去除硅渣的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各向 異性機臺掃硅渣的效果較差，存在硅渣殘留的問題。
[0007] 本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的方法，包括：
[0008] 將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0009] 將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0010] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到 預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0011] 本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的裝置，包括：
[0012] 氣體輸入設(shè)備，將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0013] 電離設(shè)備，將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0014] 抽氣泵，在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣 體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0015] 本發(fā)明實施例中SF6氣體被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體 可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的，硅與含氟的等離子體 以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成Polyner (高分子聚合物)，因此，硅渣的表面 僅存在極少量由SF6與光刻膠反應(yīng)生成的高分子聚合物阻擋，不影響硅與含氟的等離子體 的反應(yīng)，故而硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體反應(yīng)，硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到 了對硅渣的縱向和橫向都進行刻蝕的目的，總之，本發(fā)明實施例能夠?qū)柙M行各向同性 刻蝕，解決現(xiàn)有技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、生成高分子 聚合物多、不能徹底去除硅渣的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為進行鋁腐蝕后，功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例中的去除硅渣的方法流程圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明實施例中的各項同性刻蝕和現(xiàn)有的各項異性刻蝕的對比圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實施例中元器件的制造過程示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實施例中的去除硅渣的裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明實施例設(shè)計了一種去除硅渣的方法及裝置，通過改變掃硅渣的刻蝕方式， 提升了掃硅渣的效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用各項異性機臺掃硅渣后，有硅渣殘留的問題。
[0022] 下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0023] 參閱圖2所示，本發(fā)明設(shè)計的去除硅渣的方法的步驟如下：
[0024] 步驟201 :將SF6氣體輸入元器件表面。
[0025] 本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法既適用于只腐蝕了金屬層的一部分(未腐蝕 到底部）的情況，也適用于將金屬層腐蝕到底部的情況(此時，金屬層被腐蝕到底部，硅渣殘 留在ILD表面)。實際應(yīng)用中，在元器件的金屬層經(jīng)過腐蝕后，將其通過傳送帶傳送至工藝 腔，然后，可以通過工藝腔的腐蝕氣體入口將SF6輸入工藝腔中，以達到將SF6氣體輸入元 器件表面的目的。
[0026] 在將SF6輸入工藝腔之前，如果工藝腔中有空氣等其他氣體，可以通過工藝腔上 的真空泵抽出其中的氣體,也可以直接向工藝腔內(nèi)輸入SF6氣體，同時用抽氣泵抽去工藝 腔中的氣體。
[0027] 在去除硅渣的過程中，工藝腔內(nèi)的溫度最佳范圍在15攝氏度到30攝氏度之間。實 際應(yīng)用中，需要根據(jù)元器件的硅渣高度確定向元器件表面輸入的SF6氣體的流量，該流量 的值一般在lOsccm到60sccm之間。
[0028] 在將SF6氣體輸入元器件后，需要控制元器件周圍的氣體壓強保持為預設(shè)的固定 值，一般將預設(shè)的固定值設(shè)置為lOOmTorr到600mTorr之間的值。
[0029] 由于工藝腔上一般設(shè)有壓力計，可以通過壓力計觀察，并通過腐蝕氣體入口的MFC (Mass Flow Control)控制輸入工藝腔中的SF6氣體的流量，通過控制SF6輸入的流量和真 空泵抽出氣體的速率，來達到控制工藝腔內(nèi)的壓強達到穩(wěn)定值的目的。實際應(yīng)用中，氣體流 量設(shè)定所需要考慮的是硅渣對光刻膠及氧化層的選擇比。
[0030] 步驟202 :將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體。
[0031] 較佳地，通過RF (Radio Frequency,射頻）將上述SF6氣體電離。
[0032] RF也稱RF射頻(或射頻電流)，是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。一般工藝腔 上安裝有射頻功率源，通過射頻功率源控制RF的發(fā)送以及RF的功率。在實際應(yīng)用中，在將 SF6氣體輸入元器件表面后，需要在元器件周圍的氣體壓強穩(wěn)定后，才開啟射頻功率源，通 過RF將SF6氣體電離。一般將RF的功率控制在100W到500W之間較佳，RF的功率的具體 值主要是根據(jù)刻蝕硅渣的速率來決定。
[0033] SF6被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)， 生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的。含氟等離子氣體和硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中， 由于硅與含氟的等離子體以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成高分子聚合物，因 此，硅渣的表面僅存在極少量由SF6與光刻膠反應(yīng)生成的高分子聚合物阻擋，不影響硅與 含氟的等離子體的反應(yīng)，因此，硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體發(fā)生充分的反應(yīng)，故 而本發(fā)明實施例中的硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到了對硅渣的縱向和橫向都進行刻蝕的 目的，可見本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法能夠?qū)柙M行各項同性刻蝕，解決現(xiàn)有 技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、生成的高分子聚合物多、不 能徹底去除硅渣的問題。
[0034] 參閱圖3所示，各項異性刻蝕只能從上往下刻蝕(即去除硅渣)，不能橫向刻蝕。各 項同性刻蝕在每個方向上的刻蝕速率都是相同的，因此，相對于各項異性刻蝕，各項同性刻 蝕能夠更徹底地去除硅渣，并且采用各項同性刻蝕去除硅渣，不會造成元器件中的其它部 分發(fā)生形狀上的變化。
[0035] 步驟203 :在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去元器件表面的氣體， 直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0036] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)時，元器件表面的氣體可能包括反應(yīng)生成物 SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體等。
[0037] 實際應(yīng)用中，抽氣泵從開始通入氣體開始到刻蝕完成，一直都在工作，持續(xù)抽出工 藝腔中的氣體，在這一過程中，氣體輸入設(shè)備也會持續(xù)向工藝腔中通入穩(wěn)定流量的SF6氣 體。預設(shè)的反應(yīng)時間到達后，硅渣刻蝕完成，關(guān)閉RF及氣體的輸入設(shè)備，并將工藝腔內(nèi)的元 器件傳出工藝腔外。預設(shè)的反應(yīng)時間一般根據(jù)元器件的硅渣體積及密度確定，一般在10至 80秒之間。由于硅渣一般長寬高都少于200nm，若因鋁質(zhì)異常導致硅渣體積過大，適當增加 反應(yīng)時間即可。
[0038] 上述去除硅渣的方法可以應(yīng)用于元器件的制造過程中，例如，應(yīng)用于半導體芯片 制造過程中。圖4為將本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法應(yīng)用于元器件的制造過程的示 意圖。首先，進行涂膠光刻，即在元器件表面的預設(shè)區(qū)域涂上預設(shè)厚度的光刻膠，然后，對元 器件的金屬層進行腐蝕。由于實際應(yīng)用中，對金屬層腐蝕的方法包括全濕法鋁腐蝕、全干法 鋁腐蝕和"濕+干"鋁腐蝕，因此，在每次對元器件的金屬層進行腐蝕后，都需要去除一次硅 渣。例如，在采用"濕+干"鋁腐蝕中的濕法鋁腐蝕進行金屬層的腐蝕后，先去除一次硅渣， 然后再采用"濕+干"錯腐蝕中的干法鋁腐蝕進行金屬層的腐蝕，此后，再去除一次硅渣。在 整個元器件的制作流程中的去除硅渣都進行完畢后，對去除硅渣后的元器件進行去膠(去 除光刻膠）和清洗。
[0039] 下面舉例說明將上述去除硅渣的方法應(yīng)用在Lam590中時的具體過程。
[0040] 通過傳送片將元器件傳送到Lam590的工藝腔中，然后通過真空泵將工藝腔中的 空氣抽出（可以一直抽到真空狀態(tài))，從工藝腔的腔體頂部通入SF6,直到工藝腔的墻體中的 氣壓達到預設(shè)的固定值。在工藝腔內(nèi)的壓強穩(wěn)定后，打開射頻功率源，將工藝腔內(nèi)的氣體 (即SF6)電離，形成含氟等離子氣體，此時，硅渣中的硅將與含氟的等離子體以及活性基發(fā) 生化學反應(yīng)，生成揮發(fā)性的SiF4,從而實現(xiàn)去除硅渣的目的。在將硅渣轉(zhuǎn)化成SiF4的過程 中，不斷從工藝腔的腔體頂部輸入SF6,通過射頻功率源不斷射頻將SF6電離，并且通過真 空泵不斷地會抽走生成的SiF4,從而使得工藝腔內(nèi)的壓強盡量保持為預設(shè)的固定值。
[0041] 本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法可以應(yīng)用在Lam590上，通過改變掃硅渣的 刻蝕方式，在不增加成本的前提下，提升了掃硅渣的效果，解決了 Lam590在掃硅渣時，刻蝕 速率低、有硅渣殘留的問題。
[0042] 參閱圖5所示，本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的裝置，包括：
[0043] 氣體輸入設(shè)備501，將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0044] 電離設(shè)備502,將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0045] 抽氣泵503,在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)后，抽去上述元器件表面的氣體， 得到去除硅渣后的元器件。
[0046] 上述氣體輸入設(shè)備501具體用于，在去除硅渣的過程中，控制溫度在15攝氏度到 30攝氏度之間，并控制上述元器件周圍的氣體壓強保持預設(shè)的固定值，該預設(shè)的固定值在 lOOmTorr 到 600mTor;r 之間。
[0047] 上述氣體輸入設(shè)備501具體用于，根據(jù)上述元器件的硅渣體積確定向上述元器件 表面輸入的SF6氣體的流量。例如，在上述元器件的硅渣大小在高度不超過200nm時，確定 輸入的SF6氣體的流量在lOsccm到60sccm之間。
[0048] 電離設(shè)備502具體用于，通過RF將上述SF6氣體電離時，并控制上述RF的功率在 100W到350W之間。
[0049] 上述抽氣泵503，具體用于：
[0050] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，持續(xù)抽去上述元器件表面的反應(yīng)生 成物SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體；根據(jù)上述兀器件的 硅渣體積及密度，確定上述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元器件，其中，上述預設(shè)的 反應(yīng)時間在10至80秒之間。
[0051] 本發(fā)明實施例中SF6氣體被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體 可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的，硅與含氟的等離子體 以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成高分子聚合物，因此，硅渣的表面僅有SF6與 PR反應(yīng)生成的極少量高分子聚合物阻擋，對含氟的等離子體與硅渣反應(yīng)的影響可以忽略， 故而硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體反應(yīng)，硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到了對硅 渣的縱向和橫向都進行刻蝕的目的，總之，本發(fā)明實施例能夠?qū)柙M行各項同性刻蝕，解 決現(xiàn)有技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、不能徹底去除硅渣 的問題。
[0052] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0053] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發(fā) 明實施例的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明實施例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和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種去除硅渣的方法，其特征在于，包括： 將六氟化硫SF6氣體輸入兀器件表面； 將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體； 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè) 的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括： 在去除硅渣的過程中，控制溫度在15攝氏度到30攝氏度之間，并控制所述元器件周圍 的氣體壓強保持預設(shè)的固定值，所述預設(shè)的固定值在lOOmTorr到600mTorr之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述SF6氣體電離，具體包括： 通過射頻RF將所述SF6氣體電離，并控制所述RF的功率在100W到500W之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 根據(jù)所述元器件的硅渣高度確定向所述元器件表面輸入的SF6氣體的流量，其中，所 述元器件的娃漁的高度不超過200nm時，所述SF6氣體的流量在lOsccm到60sccm之間。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項所述的方法，其特征在于，在含氟等離子氣體與娃漁發(fā)生 反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，得到去除硅渣后的 元器件，具體包括： 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，持續(xù)抽去所述元器件表面的反應(yīng)生成物 四氟化娃SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體； 根據(jù)所述元器件的硅渣體積及密度，確定所述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元 器件，其中，所述預設(shè)的反應(yīng)時間在10至80秒之間。
6. -種去除硅渣的裝置，其特征在于，包括： 氣體輸入設(shè)備，將六氟化硫SF6氣體輸入兀器件表面； 電離設(shè)備，將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體； 抽氣泵，在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到 預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣體輸入設(shè)備，具體用于在去除硅渣的 過程中，控制溫度在15攝氏度到30攝氏度之間，并控制所述元器件周圍的氣體壓強保持預 設(shè)的固定值，所述預設(shè)的固定值在lOOmTorr到600mTorr之間。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電離設(shè)備具體用于，通過RF將所述SF6 氣體電離，并控制所述RF的功率在100W到500W之間。
9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣體輸入設(shè)備，具體用于： 根據(jù)所述元器件的硅渣體積，控制向所述元器件表面輸入的SF6氣體的流量在lOsccm 到60sccm之間。
10. 如權(quán)利要求6-9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述抽氣泵，具體用于： 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的反應(yīng)生成物四氟 化娃SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體；根據(jù)所述兀器件的 硅渣體積及密度，確定所述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元器件，其中，所述預設(shè)的 反應(yīng)時間在10至80秒之間。
【文檔編號】H01L21/3213GK104157568SQ201310177741
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】李方華, 陳定平 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種去除硅渣的方法及裝置，該方法包括：將六氟化硫SF6氣體輸入元器件表面；將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各向異性機臺掃硅渣的效果較差，存在硅渣殘留的問題。
【專利說明】一種去除娃渣的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體芯片制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種去除硅渣的方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導體芯片制造過程中，功率元器件產(chǎn)品的金屬層，多采用鋁/硅（1%)/銅（0. 5%) 合金，由于功率元器件產(chǎn)品的尺寸較大，腐蝕時根據(jù)金屬厚度的不同，分別使用全濕法、全 干法的鋁腐蝕或者"濕+干"錯腐蝕。由于在濕法鋁腐蝕工藝流程中，腐蝕液是不腐蝕硅的， 因此，在濕法鋁腐蝕之后，金屬層中的硅將會殘留了下來。而在"濕+干"鋁腐蝕的工藝中， 先進行濕法鋁腐蝕，其后，必須通過干法掃硅渣（即通過干法去除硅渣）來將其去除干凈，否 則會影響到后續(xù)的干法鋁腐蝕，不能夠徹底地去除鋁，出現(xiàn)鋁殘留。
[0003] 采用"濕+干"錯腐蝕工藝時，在進行濕法鋁腐蝕后，功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)如圖1 所不，底層是介質(zhì)層（即ILD，層間介質(zhì))，取上層是PR(Photoresist，光刻|父)，底層和取上層 之間是金屬層(鋁硅銅合金)。介質(zhì)層是芯片中用于將金屬層與其它元器件隔離開的介質(zhì)， 一般采用純二氧化硅來制作，或者，采用含有硼或/和磷的二氧化硅來制作。腐蝕液通過最 上層的光刻膠的空缺處進入金屬層，腐蝕掉其中的金屬，被腐蝕后的金屬層中將殘留有硅 渣。
[0004] 業(yè)界常用的干法掃硅渣機臺為各向同性機臺（如AE2001)，也有少部分使用各向異 性機臺（如Lam590)。
[0005] 現(xiàn)有的Lam590采用的是CF4氣體進行硅渣的刻蝕，由于使用CF4氣體時會生成較 多的高分子聚合物附著在硅渣表面，盡管硅渣上方的高分子聚合物會因HE離子轟擊而被 去除，從而使得含氟離子能夠與硅渣發(fā)生化學反應(yīng)而去除硅渣，但是由于F的濃度低，化學 反應(yīng)不是很強烈，因此刻蝕速度較慢，而且由于硅渣側(cè)面的高分子聚合物不能通過HE離子 轟擊去除，將會阻擋硅渣側(cè)面的硅與含氟的等離子體的化學反應(yīng)?？偠灾?，現(xiàn)有技術(shù)中， Lam590采用的是CF4氣體進行硅渣的刻蝕，刻蝕速度較慢。由于掃硅渣（即去除硅渣)的時 間不能過多，因此，Lam590作業(yè)的干法掃硅渣效果往往比較差，經(jīng)常掃不干凈硅渣，會有硅 渣殘留，此時，通常需要將產(chǎn)品返工，這種情況不但造成了人力物力的浪費，還容易引起產(chǎn) 品報廢。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明實施例提供一種去除硅渣的方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各向 異性機臺掃硅渣的效果較差，存在硅渣殘留的問題。
[0007] 本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的方法，包括：
[0008] 將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0009] 將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0010] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到 預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0011] 本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的裝置，包括：
[0012] 氣體輸入設(shè)備，將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0013] 電離設(shè)備，將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0014] 抽氣泵，在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣 體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0015] 本發(fā)明實施例中SF6氣體被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體 可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的，硅與含氟的等離子體 以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成Polyner (高分子聚合物)，因此，硅渣的表面 僅存在極少量由SF6與光刻膠反應(yīng)生成的高分子聚合物阻擋，不影響硅與含氟的等離子體 的反應(yīng)，故而硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體反應(yīng)，硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到 了對硅渣的縱向和橫向都進行刻蝕的目的，總之，本發(fā)明實施例能夠?qū)柙M行各向同性 刻蝕，解決現(xiàn)有技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、生成高分子 聚合物多、不能徹底去除硅渣的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為進行鋁腐蝕后，功率元器件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例中的去除硅渣的方法流程圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明實施例中的各項同性刻蝕和現(xiàn)有的各項異性刻蝕的對比圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實施例中元器件的制造過程示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實施例中的去除硅渣的裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 本發(fā)明實施例設(shè)計了一種去除硅渣的方法及裝置，通過改變掃硅渣的刻蝕方式， 提升了掃硅渣的效果，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用各項異性機臺掃硅渣后，有硅渣殘留的問題。
[0022] 下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0023] 參閱圖2所示，本發(fā)明設(shè)計的去除硅渣的方法的步驟如下：
[0024] 步驟201 :將SF6氣體輸入元器件表面。
[0025] 本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法既適用于只腐蝕了金屬層的一部分(未腐蝕 到底部）的情況，也適用于將金屬層腐蝕到底部的情況(此時，金屬層被腐蝕到底部，硅渣殘 留在ILD表面)。實際應(yīng)用中，在元器件的金屬層經(jīng)過腐蝕后，將其通過傳送帶傳送至工藝 腔，然后，可以通過工藝腔的腐蝕氣體入口將SF6輸入工藝腔中，以達到將SF6氣體輸入元 器件表面的目的。
[0026] 在將SF6輸入工藝腔之前，如果工藝腔中有空氣等其他氣體，可以通過工藝腔上 的真空泵抽出其中的氣體,也可以直接向工藝腔內(nèi)輸入SF6氣體，同時用抽氣泵抽去工藝 腔中的氣體。
[0027] 在去除硅渣的過程中，工藝腔內(nèi)的溫度最佳范圍在15攝氏度到30攝氏度之間。實 際應(yīng)用中，需要根據(jù)元器件的硅渣高度確定向元器件表面輸入的SF6氣體的流量，該流量 的值一般在lOsccm到60sccm之間。
[0028] 在將SF6氣體輸入元器件后，需要控制元器件周圍的氣體壓強保持為預設(shè)的固定 值，一般將預設(shè)的固定值設(shè)置為lOOmTorr到600mTorr之間的值。
[0029] 由于工藝腔上一般設(shè)有壓力計，可以通過壓力計觀察，并通過腐蝕氣體入口的MFC (Mass Flow Control)控制輸入工藝腔中的SF6氣體的流量，通過控制SF6輸入的流量和真 空泵抽出氣體的速率，來達到控制工藝腔內(nèi)的壓強達到穩(wěn)定值的目的。實際應(yīng)用中，氣體流 量設(shè)定所需要考慮的是硅渣對光刻膠及氧化層的選擇比。
[0030] 步驟202 :將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體。
[0031] 較佳地，通過RF (Radio Frequency,射頻）將上述SF6氣體電離。
[0032] RF也稱RF射頻(或射頻電流)，是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。一般工藝腔 上安裝有射頻功率源，通過射頻功率源控制RF的發(fā)送以及RF的功率。在實際應(yīng)用中，在將 SF6氣體輸入元器件表面后，需要在元器件周圍的氣體壓強穩(wěn)定后，才開啟射頻功率源，通 過RF將SF6氣體電離。一般將RF的功率控制在100W到500W之間較佳，RF的功率的具體 值主要是根據(jù)刻蝕硅渣的速率來決定。
[0033] SF6被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)， 生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的。含氟等離子氣體和硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中， 由于硅與含氟的等離子體以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成高分子聚合物，因 此，硅渣的表面僅存在極少量由SF6與光刻膠反應(yīng)生成的高分子聚合物阻擋，不影響硅與 含氟的等離子體的反應(yīng)，因此，硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體發(fā)生充分的反應(yīng)，故 而本發(fā)明實施例中的硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到了對硅渣的縱向和橫向都進行刻蝕的 目的，可見本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法能夠?qū)柙M行各項同性刻蝕，解決現(xiàn)有 技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、生成的高分子聚合物多、不 能徹底去除硅渣的問題。
[0034] 參閱圖3所示，各項異性刻蝕只能從上往下刻蝕(即去除硅渣)，不能橫向刻蝕。各 項同性刻蝕在每個方向上的刻蝕速率都是相同的，因此，相對于各項異性刻蝕，各項同性刻 蝕能夠更徹底地去除硅渣，并且采用各項同性刻蝕去除硅渣，不會造成元器件中的其它部 分發(fā)生形狀上的變化。
[0035] 步驟203 :在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去元器件表面的氣體， 直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
[0036] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)時，元器件表面的氣體可能包括反應(yīng)生成物 SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體等。
[0037] 實際應(yīng)用中，抽氣泵從開始通入氣體開始到刻蝕完成，一直都在工作，持續(xù)抽出工 藝腔中的氣體，在這一過程中，氣體輸入設(shè)備也會持續(xù)向工藝腔中通入穩(wěn)定流量的SF6氣 體。預設(shè)的反應(yīng)時間到達后，硅渣刻蝕完成，關(guān)閉RF及氣體的輸入設(shè)備，并將工藝腔內(nèi)的元 器件傳出工藝腔外。預設(shè)的反應(yīng)時間一般根據(jù)元器件的硅渣體積及密度確定，一般在10至 80秒之間。由于硅渣一般長寬高都少于200nm，若因鋁質(zhì)異常導致硅渣體積過大，適當增加 反應(yīng)時間即可。
[0038] 上述去除硅渣的方法可以應(yīng)用于元器件的制造過程中，例如，應(yīng)用于半導體芯片 制造過程中。圖4為將本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法應(yīng)用于元器件的制造過程的示 意圖。首先，進行涂膠光刻，即在元器件表面的預設(shè)區(qū)域涂上預設(shè)厚度的光刻膠，然后，對元 器件的金屬層進行腐蝕。由于實際應(yīng)用中，對金屬層腐蝕的方法包括全濕法鋁腐蝕、全干法 鋁腐蝕和"濕+干"鋁腐蝕，因此，在每次對元器件的金屬層進行腐蝕后，都需要去除一次硅 渣。例如，在采用"濕+干"鋁腐蝕中的濕法鋁腐蝕進行金屬層的腐蝕后，先去除一次硅渣， 然后再采用"濕+干"錯腐蝕中的干法鋁腐蝕進行金屬層的腐蝕，此后，再去除一次硅渣。在 整個元器件的制作流程中的去除硅渣都進行完畢后，對去除硅渣后的元器件進行去膠(去 除光刻膠）和清洗。
[0039] 下面舉例說明將上述去除硅渣的方法應(yīng)用在Lam590中時的具體過程。
[0040] 通過傳送片將元器件傳送到Lam590的工藝腔中，然后通過真空泵將工藝腔中的 空氣抽出（可以一直抽到真空狀態(tài))，從工藝腔的腔體頂部通入SF6,直到工藝腔的墻體中的 氣壓達到預設(shè)的固定值。在工藝腔內(nèi)的壓強穩(wěn)定后，打開射頻功率源，將工藝腔內(nèi)的氣體 (即SF6)電離，形成含氟等離子氣體，此時，硅渣中的硅將與含氟的等離子體以及活性基發(fā) 生化學反應(yīng)，生成揮發(fā)性的SiF4,從而實現(xiàn)去除硅渣的目的。在將硅渣轉(zhuǎn)化成SiF4的過程 中，不斷從工藝腔的腔體頂部輸入SF6,通過射頻功率源不斷射頻將SF6電離，并且通過真 空泵不斷地會抽走生成的SiF4,從而使得工藝腔內(nèi)的壓強盡量保持為預設(shè)的固定值。
[0041] 本發(fā)明實施例設(shè)計的去除硅渣的方法可以應(yīng)用在Lam590上，通過改變掃硅渣的 刻蝕方式，在不增加成本的前提下，提升了掃硅渣的效果，解決了 Lam590在掃硅渣時，刻蝕 速率低、有硅渣殘留的問題。
[0042] 參閱圖5所示，本發(fā)明實施例提供了一種去除硅渣的裝置，包括：
[0043] 氣體輸入設(shè)備501，將SF6氣體輸入兀器件表面；
[0044] 電離設(shè)備502,將該SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體；
[0045] 抽氣泵503,在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)后，抽去上述元器件表面的氣體， 得到去除硅渣后的元器件。
[0046] 上述氣體輸入設(shè)備501具體用于，在去除硅渣的過程中，控制溫度在15攝氏度到 30攝氏度之間，并控制上述元器件周圍的氣體壓強保持預設(shè)的固定值，該預設(shè)的固定值在 lOOmTorr 到 600mTor;r 之間。
[0047] 上述氣體輸入設(shè)備501具體用于，根據(jù)上述元器件的硅渣體積確定向上述元器件 表面輸入的SF6氣體的流量。例如，在上述元器件的硅渣大小在高度不超過200nm時，確定 輸入的SF6氣體的流量在lOsccm到60sccm之間。
[0048] 電離設(shè)備502具體用于，通過RF將上述SF6氣體電離時，并控制上述RF的功率在 100W到350W之間。
[0049] 上述抽氣泵503，具體用于：
[0050] 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，持續(xù)抽去上述元器件表面的反應(yīng)生 成物SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體；根據(jù)上述兀器件的 硅渣體積及密度，確定上述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元器件，其中，上述預設(shè)的 反應(yīng)時間在10至80秒之間。
[0051] 本發(fā)明實施例中SF6氣體被電離后，將會生成含氟等離子氣體，含氟等離子氣體 可以和硅渣發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的氣體SiF4,達到刻蝕硅渣的目的，硅與含氟的等離子體 以及活性基發(fā)生化學反應(yīng)的過程時，不會生成高分子聚合物，因此，硅渣的表面僅有SF6與 PR反應(yīng)生成的極少量高分子聚合物阻擋，對含氟的等離子體與硅渣反應(yīng)的影響可以忽略， 故而硅渣側(cè)面的硅也可以和含氟的等離子體反應(yīng)，硅渣會被橫向刻蝕，也就是達到了對硅 渣的縱向和橫向都進行刻蝕的目的，總之，本發(fā)明實施例能夠?qū)柙M行各項同性刻蝕，解 決現(xiàn)有技術(shù)使用CF4氣體對硅渣進行各項異性刻蝕時，刻蝕速率較低、不能徹底去除硅渣 的問題。
[0052] 盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0053] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發(fā) 明實施例的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明實施例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和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種去除硅渣的方法，其特征在于，包括： 將六氟化硫SF6氣體輸入兀器件表面； 將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體； 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè) 的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括： 在去除硅渣的過程中，控制溫度在15攝氏度到30攝氏度之間，并控制所述元器件周圍 的氣體壓強保持預設(shè)的固定值，所述預設(shè)的固定值在lOOmTorr到600mTorr之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述SF6氣體電離，具體包括： 通過射頻RF將所述SF6氣體電離，并控制所述RF的功率在100W到500W之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 根據(jù)所述元器件的硅渣高度確定向所述元器件表面輸入的SF6氣體的流量，其中，所 述元器件的娃漁的高度不超過200nm時，所述SF6氣體的流量在lOsccm到60sccm之間。
5. 如權(quán)利要求1?4中任一項所述的方法，其特征在于，在含氟等離子氣體與娃漁發(fā)生 反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到預設(shè)的反應(yīng)時間到達，得到去除硅渣后的 元器件，具體包括： 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，持續(xù)抽去所述元器件表面的反應(yīng)生成物 四氟化娃SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體； 根據(jù)所述元器件的硅渣體積及密度，確定所述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元 器件，其中，所述預設(shè)的反應(yīng)時間在10至80秒之間。
6. -種去除硅渣的裝置，其特征在于，包括： 氣體輸入設(shè)備，將六氟化硫SF6氣體輸入兀器件表面； 電離設(shè)備，將所述SF6氣體電離，形成含氟等離子氣體； 抽氣泵，在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)過程中，抽去所述元器件表面的氣體，直到 預設(shè)的反應(yīng)時間到達，獲取去除硅渣后的元器件。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣體輸入設(shè)備，具體用于在去除硅渣的 過程中，控制溫度在15攝氏度到30攝氏度之間，并控制所述元器件周圍的氣體壓強保持預 設(shè)的固定值，所述預設(shè)的固定值在lOOmTorr到600mTorr之間。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電離設(shè)備具體用于，通過RF將所述SF6 氣體電離，并控制所述RF的功率在100W到500W之間。
9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述氣體輸入設(shè)備，具體用于： 根據(jù)所述元器件的硅渣體積，控制向所述元器件表面輸入的SF6氣體的流量在lOsccm 到60sccm之間。
10. 如權(quán)利要求6-9中任一項所述的裝置，其特征在于，所述抽氣泵，具體用于： 在含氟等離子氣體與硅渣發(fā)生反應(yīng)的過程中，抽去所述元器件表面的反應(yīng)生成物四氟 化娃SiF4氣體、未被電離的SF6氣體和尚未反應(yīng)完的含氟等離子氣體；根據(jù)所述兀器件的 硅渣體積及密度，確定所述預設(shè)的反應(yīng)時間，獲取去除硅渣后的元器件，其中，所述預設(shè)的 反應(yīng)時間在10至80秒之間。
【文檔編號】H01L21/3213GK104157568SQ201310177741
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月14日
【發(fā)明者】李方華, 陳定平 申請人:北大方正集團有限公司, 深圳方正微電子有限公司
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