CN109722351A - 后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺，涉及半导体制造工艺，在对半导体器件进行刻蚀工艺后，应用包括稀释氢氟酸和硫酸的后段清洗工艺用化学混合溶液对半导体器件进行后段清洗工艺，以去除所述刻蚀工艺后的副产物，以达到有效去除刻蚀后残留缺陷并减少材料损失的效果。

Description

后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺。
背景技术
在半导体制造工艺中，刻蚀工艺及去除刻蚀工艺产生的残留物的后段清洗工艺是其必备工艺。
随着半导体集成工艺的发展，半导体产品技术节点越来越小，进入28/20nm技术节点以后，由于工艺复杂性提高，在先前技术节点对产品良率没有影响的材料损失(如低介电材料与金属导线铜损耗)与残留缺陷可能进入28nm技术节点以后会对产品良率及可靠度有着重大的影响。以蚀刻工艺为例，需要去除刻蚀后聚合物残留缺陷，要有效清除缺陷又要减少材料损失，在进入28/20nm技术节点以后，传统清洗溶液已无法同时达到这二个要求。
因此，业界急需一种后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺，以达到有效去除刻蚀后残留缺陷并减少材料损失的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种后段清洗工艺用化学混合溶液，以达到有效去除刻蚀后残留缺陷并减少材料损失的效果。
本发明提供的一种后段清洗工艺用化学混合溶液，包括稀释氢氟酸和硫酸。
更进一步的，所述化学混合溶液中的稀释氢氟酸的浓度为10ppm～50ppm。
更进一步的，所述化学混合溶液中的硫酸的浓度为1％～10％。
本发明还提供一种应用上述后段清洗工艺用化学混合溶液的后段清洗工艺，包括，在对半导体器件进行刻蚀工艺后，应用所述后段清洗工艺用化学混合溶液对半导体器件进行后段清洗工艺，以去除所述刻蚀工艺后的副产物。
更进一步的，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液与水混合。
更进一步的，所述后段清洗工艺用化学混合溶液与水的配比为1:200～1:100。
更进一步的，在所述后段清洗工艺中，清洗时间控制在60s～240s。
更进一步的，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的流量控制在1000sccm/min～2000sccm/min。
更进一步的，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在20℃～30℃。
更进一步的，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在25℃。
本发明提供的后段清洗工艺用化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺，应用包括稀释氢氟酸(HF)和硫酸(H2SO4)的化学混合溶液进行后段清洗工艺，可以有效去除刻蚀后残留缺陷，且有效的避免低介电常数介电层的损耗及铜损耗，提高半导体器件的可靠度及良率。
附图说明
图1为半导体器件刻蚀后示意图。
图2为现有技术中对图1的半导体器件进行后段清洗后的示意图。
图3为采用稀释氢氟酸与硫酸的化学混合溶液对图1的半导体器件进行后段清洗后的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为半导体器件刻蚀后示意图。如图1所示，半导体器件刻蚀后所产生的刻蚀副产物包括：钛阻障层生成的蚀刻副产物110,低介电常数(low-k)介电层聚合物副产物120与铜副产物130。在40/45nm技术节点及其以前，使用氢氟酸湿法需要相对长时间才能有效去除残留缺陷，并同时会造成低介电常数介电层材料损失210与铜导线损耗220，如图2所示的现有技术中对图1的半导体器件进行后段清洗后的示意图，低介电常数介电层材料损失210与铜导线损耗220会导致电性偏移，半导体器件可靠度降低。
在本发明一实施例中，在于提供一种后段清洗工艺用化学混合溶液，该化学混合溶液包括稀释氢氟酸(HF)和硫酸(H2SO4)。
在本发明一实施例中，该化学混合溶液中稀释氢氟酸的浓度为10ppm～50ppm。
在本发明一实施例中，该化学混合溶液中硫酸的浓度为1％～10％。
在本发明一实施例中，在于提供一种应用上述后段清洗工艺用化学混合溶液的后段清洗工艺，包括：在对半导体器件进行刻蚀工艺后，应用上述后段清洗工艺用化学混合溶液对半导体器件进行后段清洗工艺，以去除刻蚀工艺后的副产物。
在本发明一实施例在中，在上述后段清洗工艺中，上述化学混合溶液与水混合。在一优选实施例中，化学混合溶液与水的配比为1:200～1:100。
在本发明一实施例在中，在上述后段清洗工艺中，清洗时间控制在60s～240s。
在本发明一实施例在中，在上述后段清洗工艺中，后段清洗工艺用化学混合溶液的流量控制在1000sccm/min～2000sccm/min。
在本发明一实施例在中，在上述后段清洗工艺中，后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在20℃～30℃。在一优选实施例中，后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在25℃。
具体的，请参阅图3，图3为采用稀释氢氟酸与硫酸的化学混合溶液对图1的半导体器件进行后段清洗后的示意图。如图3所示，在进行如图1所示的刻蚀工艺后，采用本发明提供的化学混合溶液进行后段清洗工艺，可以有效去除刻蚀后残留缺陷，且有效的避免低介电常数介电层的损耗及铜损耗，提高半导体器件的可靠度及良率。
在本发明一实施例中，在后段清洗工艺中，化学混合溶液的化学反应过程如下：
HF+H2SO4←→H++SO3F-
CuO+H2SO4→CuO(s)+2H+→Cu2+ (ag)+H2O
化学混合溶液中的稀释氢氟酸可以去除钛阻障层生成的蚀刻副产物(如图1中的110),因本发明中的化学混合溶液中的稀释氢氟酸的溶度为10ppm～50ppm，即稀释氢氟酸为超稀释氢氟酸，超稀释氢氟酸不会造成低介电常数介电层的损耗与铜的损耗。且硫酸的加入可以利用硫酸的强氧化性有效去除聚合物副产物(如图1中的120和130),且硫酸与氢氟酸生成的硫酸氟根离子更可有效的还原铜的副产物,进而保护铜材料的损失，也即如图3所示，采用本发明提供的化学混合溶液进行后段清洗工艺，有效去除了刻蚀后残留缺陷，且有效的避免了低介电常数介电层的损耗及铜损耗。
本发明提供的化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺，应用在28nm及其以下技术节点，效果尤为明显。
本发明提供的化学混合溶液及应用其的后段清洗工艺，应用在后段一体化(AIO-all in one)铜制程中，效果尤为明显。
综上所述，应用包括稀释氢氟酸(HF)和硫酸(H2SO4)的化学混合溶液进行后段清洗工艺，可以有效去除刻蚀后残留缺陷，且有效的避免低介电常数介电层的损耗及铜损耗，提高半导体器件的可靠度及良率。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种后段清洗工艺用化学混合溶液，其特征在于，该化学混合溶液包括稀释氢氟酸和硫酸。
2.根据权利要求1所述的后段清洗工艺用化学混合溶液，其特征在于，所述化学混合溶液中的稀释氢氟酸的浓度为10ppm～50ppm。
3.根据权利要求1或2任一项所述的后段清洗工艺用化学混合溶液，其特征在于，所述化学混合溶液中的硫酸的浓度为1％～10％。
4.一种应用权利要求1所述的后段清洗工艺用化学混合溶液的后段清洗工艺，其特征在于，在对半导体器件进行刻蚀工艺后，应用所述后段清洗工艺用化学混合溶液对半导体器件进行后段清洗工艺，以去除所述刻蚀工艺后的副产物。
5.根据权利要求4所述的后段清洗工艺，其特征在于，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液与水混合。
6.根据权利要求5所述的后段清洗工艺，其特征在于，所述后段清洗工艺用化学混合溶液与水的配比为1:200～1:100。
7.根据权利要求4所述的后段清洗工艺，其特征在于，在所述后段清洗工艺中，清洗时间控制在60s～240s。
8.根据权利要求4所述的后段清洗工艺，其特征在于，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的流量控制在1000sccm/min～2000sccm/min。
9.根据权利要求4所述的后段清洗工艺，其特征在于，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在20℃～30℃。
10.根据权利要求9所述的后段清洗工艺，其特征在于，在所述后段清洗工艺中，所述后段清洗工艺用化学混合溶液的温度控制在25℃。
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