CN102610562A - 含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控挡片的再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，首先是一种含碳薄膜中碳元素的去除方法，采用O₃等离子体灰化该含碳薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离。本发明还提出一种SiOC控挡片的再生方法，所述方法包括：首先，采用O₃等离子体灰化SiOC薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离，SiOC薄膜生成类似SiO₂薄膜；然后，采用氢氟酸湿法刻蚀去除该类似SiO₂薄膜。本发明通过采用氧化能力更强的O₃等离子体取代传统工艺中的O₂等离子体进行碳元素的去除或者灰化工艺，相比O₂能够提高效率、降低能耗、节约生产成本。

Description

含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控挡片的再生方法

技术领域

本发明一般涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种含碳薄膜中碳元素的去除方法以及SiOC控挡片的再生方法。

背景技术

在Cu金属互联工艺中，低k(介电常数)材料可以有效地降低互连线之间的分布电容。在目前的半导体制造业中，主流的低k材料为应用材料(AppliedMaterial)公司的多孔SiOC(含碳氧化硅)薄膜。但由于这种薄膜含有C元素，目前的湿法刻蚀工艺很难对日常监测的控挡片进行再生(recycle)。因此，有必要在recycle前，先对SiOC薄膜进行O₂灰化处理，去除薄膜中的C元素，再用相应的酸(通常是HF)进行recycle。

具体recycle工艺可以参见附图1。首先，采用O₂灰化衬底上的SiOC薄膜，在此过程中，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离，SiOC薄膜生成类似SiO₂薄膜，此时类似SiO₂薄膜的厚度相比SiOC薄膜降低。灰化之后形成的类似SiO₂薄膜，与一般的SiO₂薄膜类似但具有区别，例如灰化之后形成的类似SiO2薄膜折射率约为1.436，小于PECVD生长形成的SiO₂薄膜的1.46。但是仍然可以通过湿法刻蚀工艺去除该类似SiO₂薄膜。接下来，采用氢氟酸湿法刻蚀去除该类似SiO₂薄膜，暴露衬底。

但是，现有工艺中O₂等离子体灰化工艺存在去除效率不高，灰化处理时间长(一般为80s/片)等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高含碳薄膜中碳元素的去除效率。

本发明首先提出一种含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于：采用O₃等离子体灰化该含碳薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离。

本发明还提出一种SiOC控挡片的再生方法，所述方法包括：首先，采用O₃等离子体灰化SiOC薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离，SiOC薄膜生成类似SiO₂薄膜；然后，采用氢氟酸湿法刻蚀去除该类似SiO₂薄膜。

本发明通过采用氧化能力更强的O₃等离子体取代传统工艺中的O₂等离子体进行碳元素的去除或者灰化工艺，相比O₂能够提高效率、降低能耗、节约生产成本。

附图说明

图1是现有SiOC控挡片的再生方法示意图；

图2是本发明提出的一种SiOC控挡片的再生方法示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是采用氧化能力更强的O₃等离子体取代传统工艺中的O₂等离子体进行碳元素的去除或者灰化工艺。接下来，以对日常监测的控挡片进行recycle为例，说明本发明的核心思想。

参见附图2所示，控挡片包括硅衬底以及形成在硅衬底之上的SiOC(含碳氧化硅)薄膜。首先，采用O₃等离子体灰化SiOC薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离，SiOC薄膜生成类似SiO₂薄膜。然后，采用氢氟酸湿法刻蚀去除该类似SiO₂薄膜，暴露硅衬底。

具体而言，所述O₃等离子灰化SiOC薄膜可以采用如下工艺参数：设备采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积设备)；温度200～300℃；压强800～1200mT(毫托)；O₃气体流量1000～2000sccm(标准立方厘米每分钟)。

O₃等离子体与O₃等离子体相比，具有更强的氧化能力，其灰化工艺原理比较如下表：

O₂灰化工艺原理：            O₃灰化工艺原理：

1.e+O₂→e+O+O；             1.e+O₃→e+O₂+O；

2.e+O→2e+O⁺                2.e+O→2e+O⁺

3.O⁺+SiOC→SiO₂+CO₂         3.O⁺+SiOC→SiO₂+CO₂

从上表的原理比较可以看出，O₃灰化工艺和O₂灰化工艺之间的差别主要在于第一步离解，O₂的解离能较大，为498.34kJ·mol^-1，而O₃解离能较小，为142.67kJ·mol^-1，即在较低的能量下就能离解；并且O₃的氧化能力比O₂强，因此，O₃在较低RF功率下即可将O₃解离为O自由基，使用O₃等离子体替代O₂等离子体可以减小功耗，缩短处理时间，节约成本。

上述以SiOC薄膜为例说明了采用O₃去除含碳薄膜中碳元素的去除方法，但不能理解为对本发明的限制，任何本领域技术人员可以理解，本发明还适用于除SiOC薄膜以外的其它含碳薄膜中碳元素的去除方法，例如SiCN，SiC，介孔碳薄膜等。

Claims (5)

1.一种含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于：采用O₃等离子体灰化该含碳薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离。

2.如权利要求1所述的含碳薄膜中碳元素的去除方法，其特征在于：所述含碳薄膜为SiOC、SiCN、SiC或者介孔碳薄膜。

3.一种SiOC控挡片的再生方法，其特征在于，所述方法包括：首先，采用O₃等离子体灰化SiOC薄膜，氧自由基与C元素反应生成CO或者CO₂被抽离，SiOC薄膜生成类似SiO₂薄膜；然后，采用氢氟酸湿法刻蚀去除该类似SiO₂薄膜。

4.如权利要求3所述的SiOC控挡片的再生方法，其特征在于：所述灰化工艺采用PECVD设备。

5.如权利要求4所述的SiOC控挡片的再生方法，其特征在于：所述灰化工艺的参数为：温度200～300℃；压强800～1200mT；O₃气体流量1000～2000sccm。

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