后段工艺消除金属聚合物残留的方法与流程

专利2025-11-02  13


本申请涉及半导体集成电路制造,具体涉及一种后段工艺消除金属聚合物残留的方法。


背景技术:

1、针对半导体后段工艺中的一体化刻蚀过程,当金属互连线的密度较高,尤其是对于闪存产品,其存储单元占比较高(>70%),且具有高深宽比通道,从而导致误差窗口较小。

2、由于金属刻蚀采用的刻蚀气体主要为碳氟气体(cxfy)和氧气(o2),在刻蚀后产生聚合物中的氟元素会与氮化钛硬质掩模层中的钛元素反应形成氟化钛聚合物(tifx)。

3、该氟化钛聚合物作为金属聚合物残留在晶片上难以清除,严重时会引起刻蚀停止。


技术实现思路

1、本申请提供了一种后段工艺消除金属聚合物残留的方法,可以减少相关技术中氟化钛聚合物残留在晶片上难以清除的问题。

2、为了解决背景技术中所述的技术问题,本申请提供一种后段工艺消除金属聚合物残留的方法,所述后段工艺消除金属聚合物残留的方法包括以下步骤:

3、以碳氟气体和氧气为刻蚀气体刻蚀晶片的互连结构形成互连槽;

4、朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物;

5、朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物。

6、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤中:

7、所述第一清洗气体中一氧化碳气体和二氧化碳气体的流量比为1:5至1:2。

8、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤,包括:

9、在50mtorr至150mtorr的气压下,朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物。

10、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤,包括:

11、在100w至400w的功率范围内,朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物。

12、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤中,所述第二清洗气体中的氢气和氮气的流量比为1:5至1:2。

13、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤,包括:

14、在50mtorr至200mtorr的气压下,朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物。

15、可选地,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤,包括:

16、在100w至500w的功率范围内,朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物。

17、本申请技术方案,至少包括如下优点:本申请中的氢气和氮气协同作用能够打破碳氟键,形成的氟化氢容易挥发,从而减少氟元素残留,同时形成的碳氢化合物沉积从而形成疏水层,防止铜遇到水汽从而容易与氟元素反应。另一方面,氢气可以还原氟化钛,减少氟化钛的生成,从而减少氟化钛残留的问题。



技术特征:

1.一种后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述后段工艺消除金属聚合物残留的方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤中:

3.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤,包括:

4.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物的步骤,包括:

5.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤中,所述第二清洗气体中的氢气和氮气的流量比为1:5至1:2。

6.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤,包括:

7.如权利要求1所述的后段工艺消除金属聚合物残留的方法,其特征在于,所述朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物的步骤,包括:


技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种后段工艺消除金属聚合物残留的方法。后段工艺消除金属聚合物残留的方法包括以下步骤:以碳氟气体和氧气为刻蚀气体刻蚀晶片的互连结构形成互连槽;朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第一清洗气体,所述第一清洗气体包括一氧化碳气体和二氧化碳气体,所述第一清洗气体与刻蚀步骤完成后残留的碳氟聚合物反应,清除所述碳氟聚合物;朝向所述互连槽的开口方向,向所述晶片通入第二清洗气体,所述第二清洗气体包括氢气和氮气,所述第二清洗气体打破刻蚀步骤完成后残留碳氟化学键,还原刻蚀步骤完成后形成的氟化钛聚合物。

技术研发人员:季丹丹,汪健,季凡,王玉新
受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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