CN101989545A

CN101989545A - 去除氮氧化硅膜残留物的方法

Info

Publication number: CN101989545A
Application number: CN2009100559414A
Authority: CN
Inventors: 傅俊; 赖海长; 张海青; 王智东; 冯森茂
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2011-03-23

Abstract

本发明公开了一种去除氮氧化硅膜残留物的方法，该方法包括：晶圆的SiON膜上吸附组成成分为氧化物且具有电性的残留物；采用具有有机溶液胺的溶液对该晶圆的SiON膜清洗。本发明提供的方法可以干净去除氮氧化硅膜表面的残留物。

Description

去除氮氧化硅膜残留物的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种去除氮氧化硅膜残留物的方法。

背景技术

目前，伴随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更快的运算速度、更大的数据存储量以及更多的功能，晶圆朝向更高的元件密度、高集成度方向发展。在半导体器件的后段工艺中，已经开始进行内部互连的尺度缩小和实现多层内部互连。

在半导体器件的后段工艺中，可根据不同需要设置多层金属互连层，每层金属互连层包括金属互连线和绝缘层，这就需要对上述绝缘层制造沟槽和连接孔，然后在上述沟槽和连接孔内沉积金属，沉积的金属即为金属互连线，一般选用铜或铝作为金属互连线材料。以铜作为金属互连线材料进行说明。图1为现有技术中，部分铜互连层的剖面示意图：在包括刻蚀终止层101和介质层102的绝缘层上刻蚀沟槽103和连接孔104，然后在沟槽103和连接孔104内沉积金属铜，形成沟槽103内的铜互连线103’及连接孔104内的铜互连线104’，然后经过化学机械平坦化工艺(CMP)工艺后，所述铜互连线104’与下层的铜互连线105连接。为简便起见，图1仅示出了部分金属互连层。显然，形成于半导体衬底上，还具有若干金属互连层，其中半导体衬底上可以形成各种器件结构，例如定义在半导体衬底上的有源区、隔离区，以及有源区中的晶体管的源/漏和栅极。

在这种金属互连层工艺中，介质层可以采用氟化玻璃(FSG)或氧化硅，刻蚀终止层101为氮化硅膜。在绝缘层上刻蚀沟槽103和连接孔104之前的过程为：在绝缘层上旋涂具有氮化物的抗反射层，用于吸收曝光光线；在具有氮化物的抗反射层上旋涂光刻胶层后，采用光刻工艺将沟槽103和连接孔104的图形图案化到光刻胶层后进行刻蚀，如图2所示。

但是，由于具有氮化物的抗反射层在旋涂过程中被氧化，在表面生成氮氧化硅(SiON)膜，由于SiON膜容易被带电粒子吸附，所以会在具有氮化物的抗反射层表面上留下残留物。这样，就会在后续光刻工艺中造成沟槽103和连接孔104的图形图案化到光刻胶层的和预计的不一致(由于抗反射层表面不平，导致曝光到光刻胶层的图形变形)，有可能再后续刻蚀工艺或CMP工艺时导致所制造的半导体器件损坏，最终导致所制造的半导体器件的成品率下降。

相应地，对于在其余半导体制造工艺中，在晶圆上形成SiON膜时也会存在上述问题，造成了SiON膜上出现残留物。

目前，为了去除SiON膜上的残留物，残留物一般为氧化物的带电粒子，可以采用弱碱溶剂去除。具体地，采用氢氟酸和氨水的混合溶液，也就是，采用5％左右的氢氟酸和1％左右的氨水，溶于40％的水和极性有机物溶液中，对晶圆SiON膜上的残留物的残留物进行清洗，剂量为360毫升，温度为40摄氏度左右。

在具体实现上，可以采用上述弱碱溶剂重复两次去除SiON膜上的残留物；也可以先对SiON膜上的残留物进行灰化，再采用上述弱碱溶剂去除SiON膜上的残留物；还可以采用上述弱碱溶剂去除SiON膜上的残留物后，再采用去离子水进行湿洗。

但是，由于SiON膜上的残留物的残留物都是具有带电粒子，其由于电荷吸附的原因被吸附到晶圆的SiON膜上，采用以弱碱溶剂为主要技术手段的去除方式，是根据残留物的氧化物特性(可以溶于弱碱溶剂)确定的，但是并没有考虑到该残留物是带电粒子的这一特性，所以残留物在去除时很难被完全去除掉。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种去除氮氧化硅膜残留物的方法，该方法能够干净去除氮氧化硅膜表面的残留物。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

一种去除氮氧化硅膜残留物的方法，该方法包括：

晶圆的SiON膜上吸附组成成分为氧化物且具有电性的残留物；

采用具有有机溶液胺的溶液对该晶圆的SiON膜清洗。

由上述技术方案可见，本发明在去除氮氧化硅表面的残留物时，采用具有有机溶液胺的溶剂去除，由于该溶剂中的有机溶液胺可以容易的将带电粒子从氮氧化硅表面中脱离，所以可以去除氮氧化硅表面的残留物。更进一步地，该溶剂中还可以具有酸性溶液，比如酸酚溶剂或酸溶剂，其可以使得氧化物溶于，所以进一步将是氧化物的残留物去除。因此，本发明提供的方法可以将氮氧化硅表面的残留物干净去除。

附图说明

图1为现有技术中部分铜互连层的剖面示意图；

图2为现有技术在SiON膜上形成残留物的剖面示意图；

图3为本发明提供的去除氮氧化硅膜残留物的方法流程图；

图4为本发明和现有技术去除SiON膜残留物的俯视对照图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

从背景技术可以看出，目前，去除SiON膜残留物的主要几种方法中，最主要的技术手段都是采用背景技术中提供的弱碱溶剂去除。但是，采用该弱碱溶剂去除时，只考虑了残留物的组成成分为氧化物，氧化物可以溶于弱碱溶剂，但是并没有考虑到残留物是带电粒子，被吸附在SiON膜的电特性，由于该弱碱溶剂无法消除该残留物的电特性，所以在去除SiON膜残留物的时候不容易去除干净。

因此，本发明采用一种可以消除该残留物的电特性的溶液去除SiON膜的残留物，具体包括有机溶液胺，该有机溶液胺的特性可以消除该残留物的电特性。更进一步地，在本发明提供的溶液中，还包括酸酚溶剂或/和酸溶剂，其可以使得氧化物溶于，所以进一步将组成成分氧化物的残留物去除。

图3为本发明提供的去除氮氧化硅膜残留物的方法流程图，其具体步骤为：

步骤301、晶圆暴露在空气中，晶圆的SiON膜上被吸附了组成成分为氧化物且具有电性的残留物；

步骤302、采用具有有机溶液胺的溶液对该晶圆的SiON膜清洗，去除晶圆的SiON膜上的残留物；

在该步骤中，该溶液的60％～70％为有机溶液胺，较佳地，为64％、64.5％或65％。

在该溶液中，进一步包括酸酚溶剂，如包括8％～11％的酸酚溶剂，较佳地，为9％，将组成成分氧化物的残留物去除；

该溶液的其余成分为水；

再该步骤中，进行清洗时，采用的温度为60摄氏度～80摄氏度，时间为8～12分钟左右。

本发明提供的溶液在去除晶圆SiON膜残留物时，由于对晶圆SiON膜和残留物的刻蚀选择比为0.32％，所以不会损伤晶圆SiON膜。

这样，由于本发明完全去除了晶圆SiON膜上的残留物，所以在后续光刻工艺中造成沟槽103和连接孔104的图形图案化到光刻胶层的和预计的一致(由于抗反射层表面平整，不会使得曝光到光刻胶层的图形变形)，最终不会使得所制造的半导体器件损坏，使得制成的半导体器件的成品率提高。

图4为本发明和现有技术去除SiON膜残留物的俯视对照图，左边的为现有技术去除SiON膜残留物的俯视图，可以看出，残留物有很多，大约占晶圆SiON膜的11.86％；右边的为本发明去除SiON膜残留物的俯视图，可以看出，残留物相比现有技术，少了很多，只占晶圆SiON膜的3.07％；两者相比，说明本发明去除SiON膜残留物的效果要比现有技术好。在后续过程中，经过沟槽103和连接孔104的刻蚀后，晶圆绝缘层上的残留物只占0.54％，再经过CMP后，晶圆绝缘层上的残留物就只有0.98％，对半导体器件的制造的影响可以忽略不计。

以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种去除氮氧化硅膜残留物的方法，该方法包括：

晶圆的SiON膜上吸附组成成分为氧化物且具有电性的残留物；

采用具有有机溶液胺的溶液对该晶圆的SiON膜清洗。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液的有机溶液胺占所述溶液的60％～70％。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述溶液还包括酸溶剂或酸酚溶剂。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述酸酚溶剂占所述溶液的8％～11％。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述清洗温度为60摄氏度～80摄氏度，时间为8～12分钟。