[发明专利]晶圆刻蚀后的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆刻蚀后的清洗方法。

背景技术

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，Critical Dimension）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。

发明内容

本发明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，本发明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，本发明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为本发明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为本发明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

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。