一种含硅低介电常数材料刻蚀后的预清洗工艺制造技术

本发明专利技术属于半导体集成电路制造工艺技术领域，具体涉及到一种Ｓｉｌｋ刻蚀后的预清洗工艺。随着器件尺寸愈来愈小，互连ＲＣ延迟对器件开启速度影响愈来愈大。目前人们用铜和低介电材料来减少ＲＣ互连延迟。Ｓｉｌｋ是一种新的低介电材料，它在工艺集成过程中还存在一些问题。本发明专利技术改进提出了一种Ｓｉｌｋ刻蚀后的预清洗工艺，具体过程为：将刻蚀后的Ｓｉｌｋ硅片设备的去气腔室（ＣＨＣ）；然后将去气后硅片进入预清洗腔室（ＣＨＡ），用Ａｒ等离子体对硅片进行低能溅射刻蚀；最后，将硅片分别进入冷却室（ＣＨ１）和阻挡层（ＣＨ２）腔室淀积阻挡层，如Ｔｉ／ＴｉＮ或Ｔａ／ＴａＮ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体集成电路制造工艺
，具体涉及一种含硅低介电常数材料(Silk)刻蚀后的预清洗工艺。下表是有关Silk材料的物理和电学特性(来自Dow Chemical) 但Silk材料在应用于大生产时，与铜工艺的集成过程中还存在一些问题，如Silk的k值变化，刻蚀气体的选择，与阻挡层的粘附性，对铜CMP工艺的忍耐程度等。Silk(k＝2.7)是一种新的低介电树脂材料，对于Silk材料与铜的工艺集成过程所存在的问题，由于是一个全新的技术问题，目前都在积极的探索中。Silk低介电材料是由美国Dow Corning公司研发的新的旋涂材料，然而在铜单/双大马士革工艺集成中有许多问题需要解决，如Silk k值的变化，硬掩膜的选择，刻蚀停止层的选择，与铜阻挡层的粘附性，对CMP工艺的忍耐程度，刻蚀气体的选择，刻蚀后通孔的清洗等。本专利技术提出的Silk刻蚀后的预清洗工艺，是用Ar等离子体方法对Silk刻蚀后的硅片进行预清洗。具体步骤为将刻蚀后的Silk硅片放入设备的去气腔室(CHC)进行去气工序处理；然后将去气后的硅片进入预清洗腔室(CHA)用Ar等离子体对硅片进行溅射刻蚀，完成预清洗工艺。本专利技术中，上述的去气工序要求控制硅片温度为340-360℃，时间为54-66秒，Ar气流量为12-18sccm；上述的用Ar等离子进行低能溅射刻蚀或清洗的时间为24-36秒，偏压为270-330V。本专利技术是针对刻蚀后通孔的清洗问题提出的一种工艺---Ar等离子体预清洗(在铜阻挡层淀积前)。通过比较有无预清洗工艺的电学测量结果和SEM/FIB显微图，其结论是该工艺改善了金属的填孔性，降低金属互连电阻。Ar等离子体不仅将通孔中残留物除去，而且Ar离子溅射使通孔直角处平滑(顶部和底部)，易于填空。另外，有些区域通孔底部SiC刻蚀阻挡层未完全刻通，预清洗时Ar离子溅射也能使之部分或全部开通。本专利技术工艺简单，效果明显，容易操作，非常适用于大生产线。1.去气(Degas)将刻蚀后的Silk硅片(比如单大马士革结构50nm SiC/500nmSilk/50nm SiC/150nm SiO2)放入Endural设备的去气腔室(CHC)，在350℃持续60秒，Ar气流量15sccm。2.通孔预清洗将去气后硅片进入预清洗腔室(CHA)，用Ar等离子体对硅片进行低能溅射刻蚀，以除去通孔内的残留物，为下一步淀积铜阻挡层作准备。清洗的具体参数如下表所示。主要参数为清洗(或刻蚀)时间30s；偏压300V；RF1和RF2的功率皆为300W；Ar气流量为5sccm。3.冷却及铜阻挡层淀积硅片清洗后分别进入冷却室(CHl)和阻挡层(CH2)腔室淀积阻挡层，如Ti/TiN或Ta/TaN。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｓｉｌｋ低介电材料刻蚀后的预清洗工艺，其特征在于用Ａｒ等离子体方法对Ｓｉｌｋ刻蚀后的硅片进行预清洗，具体步骤为：将刻蚀后的Ｓｉｌｋ硅片放入设备的去气腔室进行去气工序处理；然后将去气后的硅片进入预清洗腔室，用Ａｒ等离子体对硅片进行溅射刻蚀，完成预清洗工艺。

【技术特征摘要】
1.一种Silk低介电材料刻蚀后的预清洗工艺，其特征在于用Ar等离子体方法对Silk刻蚀后的硅片进行预清洗，具体步骤为将刻蚀后的Silk硅片放入设备的去气腔室进行去气工序处理；然后将去气后的硅片进入预清洗腔室，用Ar等离子体对硅片进行溅射刻蚀，完成预清洗工艺。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：缪炳有，徐小诚，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，上海华虹集团有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]