CN107706089A - 铝线干法刻蚀后湿法清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，包括步骤：步骤一、采用去离子水对晶圆表面进行前处理，去离子水和干法刻蚀后产生的聚合物中残留的氯化铝反应并形成氢氧化铝和氯气，氯气在清洗机台内随排风抽走，从而去除CL元素；步骤二、采用包括有NH4F的氟系药液对前处理过的晶圆进行湿法清洗以去除晶圆上干法刻蚀后产生的聚合物，NH4F与步骤一产生的氢氧化铝反应生成NH4ALF4。步骤三、采用去离子水对晶圆表面进行后处理，去离子水通过溶解NH4ALF4去除F元素；通过去除CL元素和F元素提高晶圆铝线的抗腐蚀免疫力。本发明能提高铝的抗腐蚀免疫力。

Description

铝线干法刻蚀后湿法清洗方法
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种铝线干法刻蚀后湿法清洗方法。
背景技术
在集成电路制造中，芯片都形成于同一晶圆上，芯片制造的后道工艺中需要形成铝互连线实现各器件的电连接。铝层形成之后需要采用光刻刻蚀工艺形成铝线条，在不同的铝层的铝连线之间则需要形成通孔实现连接。通知，铝线在光刻定义后通过干法刻蚀形成，干法刻蚀后会产生聚合物残留，聚合物残留中包括由ALCL3，ALF3，AL(OH)3等。
现有技术中在铝线干法刻蚀后采用湿法清洗(wet clean)工艺去除聚合物，该去除聚合物的湿法清洗工艺也通常称为solvent clean工艺，湿法清洗工艺中采用氟系药液作为清洗液，如采用SST-A2药液进行湿法清洗。所述SST-A2药液包括：作为极性溶剂的(CH3)2SO，NH4F，HF和H20。例如，可以选用如下的配比的所述SST-A2药液，所述SST-A2药液的各组成物的质量百分比为：(CH3)2SO为68.5wt％，NH4F为1wt％，HF为0.05wt％，H2O为30wt％。
在AL的干法刻蚀中主要是利用AL和CL的反应形成ALCL3以及湿法清洗过程中AL和F的反应形成ALF3，化学反应方程式分别为：AL+CL--->ALCL3；AL+F--->ALF3；故在干法刻蚀和湿法清洗过程中都容易产生ALCL3，ALF3的残留。
在湿法清洗中：
ALF3能直接和NH4F反应形成NH4ALF4，对应的化学反应方程式为：ALF3+NH4F--->NH4ALF4；
AL(OH)3也能直接和NH4F反应形成NH4ALF4。
ALCL3不能直接和NH4F反应，ALCL3首先和H2O反应形成AL(OH)3，对应的化学反应方程式为：ALCL3+H2O--->AL(OH)3+CL2；之后通过AL(OH)3和NH4F反应形成NH4ALF4。
铝线干法刻蚀过程中产生的Cl元素及湿法氟系药液清洗工艺中产生的F元素都容易造成铝腐蚀，实验发现，在现有湿法清洗完成后如果有CL和F元素残留，由于CL和F会和铝反应，故最后会造成铝腐蚀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，能有效去除CL和F元素的残留，从而能有效提高铝的抗腐蚀免疫力。
为解决上述技术问题，本发明提供的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法包括如下步骤：
步骤一、对进行了铝线干法刻蚀后的晶圆进行前处理，该前处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，去离子水和干法刻蚀后产生的聚合物中残留的氯化铝反应并形成氢氧化铝和氯气，氯气在清洗机台内随排风抽走，从而去除CL元素。
步骤二、采用包括有NH4F的氟系药液对步骤一前处理过的所述晶圆进行湿法清洗以去除所述晶圆上干法刻蚀后产生的聚合物，所述氟系药液中的NH4F能与步骤一产生的氢氧化铝反应生成NH4ALF4。
步骤三、对湿法清洗后的所述晶圆进行后处理，所述后处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，所述后处理的去离子水溶解步骤二中产生的NH4ALF4从而去除F元素；通过去除CL元素和F元素提高所述晶圆铝线的抗腐蚀免疫力。
进一步的改进是，所述清洗机台为单片式清洗机台，所述前处理、所述湿法清洗和所述后处理都在单片式清洗机台中进行。
进一步的改进是，所述单片式清洗机台所清洗的晶圆的尺寸包括6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。
进一步的改进是，步骤一的所述前处理过程中，所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转，转速范围1000rpm～4000rpm，所述前处理的时间范围为16s～60s，所述前处理的温度为室温。
进一步的改进是，步骤三的所述后处理中，所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转，转速范围1000rpm～4000rpm，所述后处理的时间为60s～180s，所述后处理的温度为室温。
进一步的改进是，所述氟系药液的成分还包括极性溶剂的(CH3)2SO，HF和H20。
进一步的改进是，所述氟系药液的H2O的质量百分比为20wt％～40wt％。
本发明对铝线干法刻蚀后聚合物湿法清洗工艺做了改进，在采用氟系药液进行湿法清洗之前对晶圆进行前处理，前处理中的去离子水能很好的将干法刻蚀残留的铝氯化物即ALCL3反应形成氢氧化铝即AL(OH)3和CL2，能够避免单独采用氟系药液进行湿法清洗时无法将ALCL3全部转化为AL(OH)3从而造成CL元素残留的风险，所以本发明能够很好消除氯残留。
本发明在采用氟系药液进行湿法清洗工艺中能够将AL(OH)3很好转化为溶于水的反应物。
本发明在湿法氟系药液清洗完成后进一步增加的采用去离子水的后处理工艺，后处理工艺中利用去离子水的充分处理将湿法氟系药液清洗过程中AL和F的反应形成ALF3完全溶解并去除，从而能很好的消除氟残留。
由于本发明能实现氯残留和氟残留的消除，最后能提高晶圆的铝线的抗腐蚀免疫力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明实施例方法流程图，本发明实施例铝线干法刻蚀后湿法清洗方法包括如下步骤：
步骤一、对进行了铝线干法刻蚀后的晶圆进行前处理，该前处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，去离子水和干法刻蚀后产生的聚合物中残留的氯化铝反应并形成氢氧化铝和氯气，氯气在清洗机台内随排风抽走，从而去除CL元素。即步骤一中所述聚合物中包括ALCL3，去离子水和ALCL3反应后形成A1(OH)3和CL2从而去除CL元素。
本发明实施例方法中，所述清洗机台为单片式清洗机台，所述前处理和后续的所述湿法清洗和所述后处理都在单片式清洗机台中进行。所述单片式清洗机台所清洗的晶圆的尺寸包括6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转。所述前处理过程中，所述晶圆的旋转的转速范围1000～4000rpm，所述前处理的时间范围为16s～60s，所述前处理的温度为室温。
步骤二、采用包括有NH4F的氟系药液对步骤一前处理过的所述晶圆进行湿法清洗以去除所述晶圆上干法刻蚀后产生的聚合物，所述氟系药液中的NH4F能与步骤一产生的氢氧化铝反应生成NH4ALF4，即NH4F和A1(OH)3反应形成NH4ALF4
本发明实施例方法中，处理NH4F外，所述氟系药液的成分还包括极性溶剂的(CH3)2SO，HF和H20。所述氟系药液的H2O的质量百分比为20wt％～40wt％。例如氟系药液的SST-A2药液的各组成物的质量百分比为：(CH3)2SO为68.5wt％，NH4F为1wt％，HF为0.05wt％，H2O为30wt％。
在本发明步骤二中，残留的ALF3也和NH4F反应形成NH4ALF4。
步骤三、对湿法清洗后的所述晶圆进行后处理，所述后处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，所述后处理的去离子水溶解步骤二中产生的NH4ALF4从而去除F元素；通过去除CL元素和F元素提高所述晶圆铝线的抗腐蚀免疫力。
步骤三的所述后处理中，所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转，转速范围1000～4000rpm，所述后处理的时间为60s～180s，所述后处理的温度为室温。
本发明实施例方法中，前处理中的去离子水能很好的将干法刻蚀残留的铝氯化物即ALCL3反应形成氢氧化铝即AL(OH)3和CL2，能够避免单独采用氟系药液进行湿法清洗时无法将ALCL3全部转化为AL(OH)3从而造成CL元素残留的风险，所以本发明实施例能够很好消除氯残留。如果不采用本发明实施例方法而单独采用步骤二中的药液中的水来将ALCL3转换AL(OH)3，则很难实现将所有的ALCL3都转换AL(OH)3，这会不可避免造成氯元素残留，使湿法清洗后随着时间的推移残余的氯会慢慢腐蚀铝。
本发明实施例方法在湿法清洗完成后进一步增加的采用去离子水的后处理工艺，后处理工艺中利用去离子水的充分处理将湿法清洗中的反应物完全溶解并去除，从而能很好的消除氟残留。同样单独采用步骤二的湿法清洗中的水无法完全去除氟元素，不可避免造成氟元素残留，使湿法清洗后随着时间的推移残余的氟会慢慢腐蚀铝
所以，本发明实施例方法能实现氯残留和氟残留的消除，最后能提高晶圆上的铝的抗腐蚀免疫力。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、对进行了铝线干法刻蚀后的晶圆进行前处理，该前处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，去离子水和干法刻蚀后产生的聚合物中残留的氯化铝反应并形成氢氧化铝和氯气，氯气在清洗机台内随排风抽走，从而去除CL元素；
步骤二、采用包括有NH4F的氟系药液对步骤一前处理过的所述晶圆进行湿法清洗以去除所述晶圆上干法刻蚀后产生的聚合物，所述氟系药液中的NH4F能与步骤一产生的氢氧化铝反应生成NH4ALF4；
步骤三、对湿法清洗后的所述晶圆进行后处理，所述后处理采用去离子水对所述晶圆表面进行处理，所述后处理的去离子水溶解步骤二中产生的NH4ALF4从而去除F元素；通过去除CL元素和F元素提高所述晶圆铝线的抗腐蚀免疫力。
2.如权利要求1所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：所述清洗机台为单片式清洗机台，所述前处理、所述湿法清洗和所述后处理都在单片式清洗机台中进行。
3.如权利要求2所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：所述单片式清洗机台所清洗的晶圆的尺寸包括6英寸、8英寸、12英寸和18英寸。
4.如权利要求2所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：步骤一的所述前处理过程中，所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转，转速范围1000rpm～4000rpm，所述前处理的时间范围为16s～60s，所述前处理的温度为室温。
5.如权利要求2所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：步骤三的所述后处理中，所述单片式清洗机台通过真空盘吸附所述晶圆的背面并进行旋转，转速范围1000rpm～4000rpm，所述后处理的时间为60s～180s，所述后处理的温度为室温。
6.如权利要求1所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：所述氟系药液的成分还包括极性溶剂的(CH3)2SO，HF和H20。
7.如权利要求6所述的铝线干法刻蚀后湿法清洗方法，其特征在于：所述氟系药液的H2O的质量百分比为20wt％～40wt％。
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