晶圆刻蚀后的清洗方法技术

一种晶圆刻蚀后的清洗方法，包括：提供晶圆；在晶圆上形成介质层，并于所述介质层中形成贯穿其厚度的通孔，所述介质层为疏水性；进行氨气等离子体处理，使所述介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性；进行清洗工艺。本发明专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法的清洗效果好、良率高。

【技术实现步骤摘要】
晶圆刻蚀后的清洗方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种晶圆刻蚀后的清洗方法。
技术介绍
在半导体制造过程中，晶圆的清洗是非常重要的一个环节。在执行晶圆的前段工艺过程(FEOL)和后段工艺过程(BEOL)时，晶圆需要经过无数次的清洗步骤，清洗的次数取决于晶圆的设计和互连的层数。在过去十几年中，主要通过批式处理技术对晶圆进行清洗（即在一个处理仓中利用浸泡方法或者喷淋法同时清洗多片晶圆），该方法虽产量较高但效果差、良率低。且随着半导体器件的特征尺寸（CD，CriticalDimension）不断减小，晶圆中半导体器件的数量增加，半导体材料变得越来越脆弱，清洗效果和材料损失的要求变得越来越严格，对晶圆清洗的要求也越来越高，批式处理技术逐渐无法满足晶圆清洗的要求。此外，批式处理技术无法满足如快速热处理（RTP）等工艺的关键扩散和CVD技术。而单个晶圆清洗方法由于对每一片晶圆单独加工，其具有清洗质量高、化学试剂用量少、循环周期块等优点，大大改进了生产力，降低了生产成本。而且，单个晶圆清洗方法也为整个制造周期提供了实现更好的工艺过程控制的机会，改善了单个晶圆以及晶圆对晶圆的均一性，进而提高了良率。因此，单个晶圆清洗方法逐渐替代批式处理技术，成为晶圆清洗工艺的主流方法。现有工艺中，在干法刻蚀之后，通常利用单个晶圆清洗方法对表面介质层中形成有刻蚀图案的晶圆进行清洗，以去除刻蚀残留的聚合物。以在晶圆表面低k或者超低k介质层中形成金属互连线或者插塞为例，在形成金属互连线或者插塞之前，需先对晶圆上的低k或者超低k介质层进行干法刻蚀，形成用于填充金属互连线或者插塞的通孔；再利用单个晶圆清洗方法进行清洗，去除干法刻蚀形成通孔过程中残留于低k或者超低k介质层上表面以及通孔侧壁上的聚合物；然后对清洗后的晶圆进行检测，确定清洗后残留的聚合物是否在设定范围之内；当其在设定范围内时，在低k或者超低k介质层中的通孔内填充金属，形成金属互连线或者插塞，当其超出设定范围内时，需要对晶圆重新进行清洗。然而，在对清洗后的晶圆进行检测后发现，上述晶圆清洗方法的效果不明显，返工几率大，良率低。更多晶圆清洗方法请参考公开号为CN101529559A的中国专利申请。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶圆刻蚀后的清洗方法，提高晶圆清洗的效果，进而提高晶圆清洗的良率。为解决上述问题，本专利技术提供了一种晶圆刻蚀后的清洗方法，包括：提供晶圆；在晶圆上形成介质层，并于所述介质层中形成贯穿其厚度的通孔，所述介质层为疏水性；进行氨气等离子体处理，使所述介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性；进行清洗工艺。可选的，所述氨气等离子体处理的压强为5mTorr~200mTorr，电源功率为100W~1000W，时间为5s~60s，气体为NH3、He和Ar的混合气体，所述混合气体中NH3的流量为10sccm~500sccm，He的流量为10sccm~200sccm，Ar的流量为10sccm~200sccm。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：在晶圆表面介质层中形成贯穿介质层厚度的通孔之后，进行氨气等离子体处理，在不影响介质层孔隙率的前提下，增加位于介质层上表面以及通孔侧壁上氢键的数目，使所述介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性，进而在晶圆清洗过程中使介质层的上表面以及通孔的侧壁更易与清洗溶液接触，使晶圆刻蚀后残留的聚合物和污染物随清洗溶液去除，提高了晶圆清洗的效果以及良率。进一步的，在晶圆上形成介质层之前，先在晶圆表面形成停止层，在贯穿介质层厚度的通孔形成后，进行氨气等离子体处理时，所述停止层能够有效保护晶圆，避免氨气等离子体处理对晶圆表面以及形成于晶圆中的半导体器件造成损伤。附图说明图1为本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法一个实施方式的流程示意图；图2~图6为本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法一个实施例的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有工艺在干法刻蚀之后，通常利用单个晶圆清洗方法对表面低k或者超低k介质层中形成有刻蚀图案的晶圆进行清洗，以去除刻蚀残留的聚合物，使清洗后残留的聚合物在设定范围之内，利于后续工艺（如：在通孔内进行的金属填充工艺）的进行。但是，在对清洗后的晶圆进行检测后发现，现有晶圆清洗方法的效果不明显，良率低。专利技术人经过研究发现，单个晶圆清洗方法对表面低k或者超低k介质层中形成有通孔的晶圆清洗效果不明显、良率低，是由以下原因造成的：低k或者超低k介质层表面为疏水性，通过单个晶圆清洗方法对低k或者超低k介质层表面进行清洗时，清洗溶液难以浸润其表面，附着于低k或者超低k介质层表面的聚合物和污染物难以随清洗溶液一起脱离低k或者超低k介质层表面。基于上述分析可知：可在不损害低k或者超低k介质层的前提下，采用使低k或者超低k介质层表面由疏水性转化为亲水性的方法解决现有效果不明显、良率低的问题。专利技术人经过进一步研究发现：在通过氦气和/或氢气等离子对低k介质层表面的掩膜层进行灰化处理时，由于氦气和/或氢气不包含氧原子，其不会对低k或者超低k介质层造成损害，但是，灰化处理后的低k或者超低k介质层表面仍为疏水性；若通过氦气和/或氢气等离子对低k或者超低k介质层进一步进行过刻蚀，低k或者超低k介质层表面仍不能从疏水性转变为亲水性，而且过刻蚀还可能导致低k或者超低k介质层的孔隙率提高，降低了低k或者超低k介质层的k值，影响其性能。而通过氨气等离子对低k或者超低k介质层表面进行处理时，氨气等离子不会影响低k或者超低k介质层的k值，且氨气等离子体中的氢键会附着于低k或者超低k介质层表面，使低k或者超低k介质层表面由疏水性转化为亲水性，使低k或者超低k介质层表面易于与清洗溶液接触，进而使残留于低k或者超低k介质层表面的聚合物和污染物随清洗溶液一起去除，提高晶圆清洗的效果。针对上述分析，本专利技术提供了一种晶圆刻蚀后的清洗方法，在晶圆表面介质层中形成通孔后，对介质层上表面以及通孔的侧壁进行氨气等离子体处理，使介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性，最后再进行清洗工艺，去除残留于介质层上表面以及通孔侧壁上的聚合物和污染物。本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法的清洗效果好、良率高。下面结合附图进行详细说明。参考图1，为本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法一个实施方式的流程示意图，包括：步骤S1，提供晶圆，并在晶圆上由下至上依次形成停止层和介质层；步骤S2，在所述介质层上形成掩膜层，所述掩膜层中形成有与通孔形状对应的掩膜图形；步骤S3，沿掩膜图形刻蚀所述介质层，形成贯穿所述介质层厚度的通孔，在形成通孔的同时去除介质层上部分厚度的掩膜层；步骤S4，去除介质层上剩余的掩膜层；步骤S5，进行氨气等离子体处理，使所述介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性；步骤S6，进行清洗工艺。图2~图6为本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法一个实施例的结构示意图，结合图2~图6，通过具体实施例对本专利技术晶圆刻蚀后的清洗方法做进一步说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，包括：提供晶圆；在晶圆上形成介质层，并于所述介质层中形成贯穿其厚度的通孔，所述介质层为疏水性；进行氨气等离子体处理，使所述介质层的上表面以及通孔的侧壁由疏水性转化为亲水性；进行清洗工艺。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，包括：提供晶圆；在晶圆上形成介质层，所述介质层为疏水性，所述介质层的材料为低k材料或者超低k材料；于所述介质层中形成贯穿其厚度的通孔；进行氨气等离子体处理，所述氨气等离子体处理的气体为NH3、He和Ar的混合气体，通过氨气等离子对低k或者超低k介质层表面进行处理时，氨气等离子不会影响低k或者超低k介质层的k值，且氨气等离子体中的氢键会附着于低k或者超低k介质层表面，使所述介质层的上表面以及通孔暴露出的介质层侧壁由疏水性转化为亲水性，使低k或者超低k介质层表面易于与清洗溶液接触，进而使残留于低k或者超低k介质层表面的聚合物和污染物随清洗溶液一起去除；进行清洗工艺。2.如权利要求1所述的晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，所述氨气等离子体处理的压强为5mTorr～200mTorr，电源功率为100W～1000W，时间为5s～60s，所述混合气体中NH3的流量为10sccm～500sccm，He的流量为10sccm～200sccm，Ar的流量为10sccm～200sccm。3.如权利要求1所述的晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，在所述晶圆上形成介质层之前，还包括：在晶圆上形成停止层。4.如权利要求3所述的晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，所述停止层的材料为氮化硅。5.如权利要求3所述的晶圆刻蚀后的清洗方法，其特征在于，在进行氨气等离子体处理之后，还包括：去除通孔底部的停止层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，王新鹏，符雅丽，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31