CN113684032A - 清洗溶液配制方法、清洗溶液及沉积物的去除方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供的清洗溶液配制方法、清洗溶液及再生晶圆上沉积物的去除方法，一方面，可以通过双氧水和氨水将再生晶圆表面的沉积物(钛金属层、氮化钛层及钨金属层)去除，采用双氧水和氨水的液体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式与采用气体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式相比，刻蚀液体与金属层表面的接触相比于刻蚀气体与金属层表面的接触更均匀，如此可以使采用双氧水和氨水的液体对金属层进行刻蚀去除金属层后的再生晶圆表面具有较高的平整度；另一方面，双氧水和氨水不与再生晶圆中的硅原子反应，可以保证去除金属层的过程中再生晶圆不会被损坏，便于将其循环使用。

Description

清洗溶液配制方法、清洗溶液及沉积物的去除方法

技术领域

本申请涉及半导体器件制造技术领域，具体而言，涉及一种清洗溶液配制方法、清洗溶液及再生晶圆上沉积物的去除方法。

背景技术

再生晶圆(Reclaim wafer)是指将半导体器件(比如，芯片)制造过程中使用过的控片(Monitor wafer)及挡片/测试片(Dummy wafer)，通过刻蚀、轮磨、化学机械抛光等工艺将其表面沉积物去除，使晶圆表面恢复到初始状态，以便再次投入生产线使用的可以重复利用的晶圆。其中，控片主要用来监控机台的制程能力是否稳定、生产环境是否洁净，通过使用控片，可以对离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀和研磨等工艺中的电阻率、薄膜沉积速率、刻蚀速率、研磨速率、均匀性等进行监测。挡片的作用主要是维持机台的稳定，使用对象包括炉管、暖机挡片、传送挡片等，在炉管中，挡片被用来隔绝工艺条件较差的部分，以及填充产品不足时空出的位置，对炉管内的气流进行阻挡分层，并让温度均匀分布。

在半导体器件的制造过程中，若需要形成接触孔金属连线，一种可能的方式是通过“钨塞工艺”沉积的钛金属层、氮化钛层及钨金属层填充接触孔，然后通过溅射金属(比如，铝)的方式形成金属连线。所以在该制作过程中，涉及钛金属层、氮化钛层及钨金属层三种薄膜工艺，一般在制造半导体器件之前，需要先运行再生晶圆(比如，测试片)，通过再生晶圆测试设备的工艺参数。

再生晶圆在使用之后需要剥离晶圆表面的沉积物(如钛金属层、氮化钛层及钨金属层等)，剥离后再生晶圆表面的平整度会直接影响下一次再生晶圆的使用，可能因再生晶圆表面的平整度不好而导致对设备工艺参数的测试不准确，因此如何剥离再生晶圆表面的沉积物并确保再生晶圆表面的平整度是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述技术背景中所提及的技术问题，本申请实施例提供一种清洗溶液配制方法、清洗溶液及再生晶圆上沉积物的去除方法。

本申请的第一方面，提供一种清洗溶液配制方法，所述清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述方法包括：

在清洗槽内加入预设配比的双氧水及氨水，得到混合溶液；

将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液。

在本申请的一种可能实施例中，在所述将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液之前，所述方法还包括：

向所述清洗槽内加入去离子水，用于稀释所述混合溶液。

在本申请的一种可能实施例中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

在本申请的一种可能实施例中，所述在清洗槽内加入预设配比的双氧水及氨水，得到混合溶液的步骤包括：

向所述清洗槽内加入双氧水，再向所述清洗槽内加入氨水。

在本申请的一种可能实施例中，所述向所述清洗槽内加入双氧水，再向所述清洗槽内加入氨水的步骤包括：

向所述清洗槽内加入1份的双氧水；

再向所述清洗槽内加入1份的氨水；

所述向所述清洗槽内加入去离子水，用于稀释所述混合溶液的步骤包括：

向所述清洗槽内加入16份的去离子水，稀释所述双氧水与氨水的混合溶液；

所述将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液的步骤包括：

将所述混合溶液加热40～60摄氏度，得到所述清洗溶液。

本申请的第二方面，提供一种清洗溶液，所述清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述清洗溶液包括双氧水、氨水及去离子水，其中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

在本申请的一种可能实施例中，所述清洗溶液的温度为40～60摄氏度。

在本申请的一种可能实施例中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为1:1:16，所述清洗溶液的温度为50摄氏度。

本申请的第三方面，提供一种再生晶圆上沉积物的去除方法，所述再生晶圆上的沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述方法包括：

获得第一方面所述清洗溶液配制方法中配制得到的清洗溶液；

将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中进行清洗，去除所述再生晶圆上的沉积物。

在本申请的一种可能实施例中，其中，在所述清洗溶液中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为1:1:16，所述清洗溶液的温度为50摄氏度，所述将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中进行清洗，去除所述再生晶圆上的沉积物的步骤包括：

将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中清洗10分钟，去除所述再生晶圆上的沉积物。

相对于现有技术，本申请实施例提供的清洗溶液配制方法、清洗溶液及再生晶圆上沉积物的去除方法，一方面，可以通过双氧水和氨水将再生晶圆表面的沉积物(钛金属层、氮化钛层及钨金属层)去除，采用双氧水和氨水的液体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式与采用气体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式相比，刻蚀液体与金属层表面的接触相比于刻蚀气体与金属层表面的接触更均匀，如此可以使采用双氧水和氨水的液体对金属层进行刻蚀去除金属层后的再生晶圆表面具有较高的平整度；另一方面，双氧水和氨水不与再生晶圆中的硅原子反应，可以保证去除金属层的过程中再生晶圆不会被损坏，便于将其循环使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示例了一种钨塞工艺的制程图；

图2示例了本申请实施例提供的清洗溶液配制方法的一种可能的流程示意图；

图3示例了本申请实施例提供的清洗溶液配制方法的另一种可能的流程示意图；

图4示例了本申请实施例提供的再生晶圆上沉积物的去除方法的流程示意图；

图5示例了图4中流程示意图对应的工艺制程示意图。

标号：

10-衬底；11-钛金属层；12-氮化钛层；13-钨金属层；20-接触窗；30-再生晶圆；31-硅层；32-二氧化硅保护层。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的不同特征之间可以相互结合。

为了更加清楚的了解背景技术中提及的钨塞工艺，现对钨塞工艺进行介绍。

请参照图1，图1示出了钨塞工艺的制程图，首先，提供一衬底10，在衬底10上形成由衬底上表面一侧向衬底下表面一侧凹陷的接触窗20；接着，在接触窗20的内壁及底部形成用于降低接触电阻的钛金属层11；再接着，对该钛金属层11进行氮化处理形成氮化钛层12；然后，再以六氟化钨作为钨源在具有氮化钛层12的接触窗中填充钨金属层13；最后，去除位于衬底10上表面的钛金属层11、氮化钛层12及钨金属层13，得到形成于接触窗20中的钨塞。

在制作钨塞之前，可以采用再生晶圆对钨塞的制造过程中设备的工艺参数进行监控。即在再生晶圆上依次沉积钛金属层11、氮化钛层12以及钨金属层13，为了重复使用再生晶圆，需要将再生晶圆上沉积的钛金属层11、氮化钛层12以及钨金属层13去除。

在现有技术中，一种可行的方式是采用刻蚀气体对上述钛金属层11、氮化钛层12以及钨金属层13进行刻蚀。刻蚀气体可以采用六氟化硫、氯气及三氯化硼，其中采用六氟化硫刻蚀钨金属层13，采用氯气或三氯化硼刻蚀钛金属层11以及氮化钛层12，在上述刻蚀的过程中，一方面，由于刻蚀气体由气体通入孔通入，距离通入孔距离不同的地方具有不同的气体浓度，这使得刻蚀气体与待刻蚀物体表面的接触浓度不同，在待刻蚀物体表面的刻蚀速度不同，有的位置已经刻蚀完而有的位置还存在待刻蚀物体，容易造成刻蚀不干净的技术问题。比如，气体通入孔正对待刻蚀物体表面中心位置时，刻蚀气体的浓度由待刻蚀物体表面中心位置处向四周依次减小，待刻蚀物体表面中心位置处的刻蚀速度大于待刻蚀物体表面四周的速度。另一方面，刻蚀气体中的卤素离子(比如，氯离子)可以与再生晶圆中的二氧化硅反应，导致再生晶圆的二氧化硅层被损坏，不利于再生晶圆的重复使用。

所应说明的是，以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述技术问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明创造过程中对本申请做出的贡献，而不应当理解为本领域技术人员所公知的技术内容。

为了解决上述技术问题。发明人创新性的设计以下技术方案，下面将结合附图对本申请的具体实现方案进行详细说明。

第一实施例

请参照图2，图2示例了本申请实施例提供的清洗溶液配制方法的一种可能的流程示意图，该清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层。下面结合附图2对该流程示意图进行详细说明。

步骤S11，在清洗槽内加入预设配比的双氧水(H₂O₂)及氨水(NH₄OH)，得到混合溶液。

在本步骤中，双氧水和氨水导入清洗槽中的顺序可以是先倒入双氧水再倒入氨水，也可以是先倒入氨水再倒入双氧水，其中，双氧水与氨水的配比可以是(0.5～1)：(0.5～1)。

经过试验发现，在双氧水与氨水的配比小于1：1时，刻蚀速度较快，刻蚀时间较短；在双氧水与氨水的配比大于1：1时，刻蚀速度较快，刻蚀时间较长。

步骤S12，将混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液。

本实施例中，将清洗溶液保持在预设温度，可以确保清洗溶液对再生晶圆表面的沉积物(钛、氮化钛及钨金属)具有较高的刻蚀速度。

上述提供的清洗溶液配制方法所配置的清洗溶液在清洗再生晶圆表面的沉积物时，一方面，可以通过双氧水和氨水将再生晶圆表面的沉积物(钛金属层、氮化钛层以及钨金属层)去除，采用双氧水和氨水的液体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式与采用气体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式相比，刻蚀液体与金属层表面的接触相比于刻蚀气体与金属层表面的接触更均匀，如此可以使采用双氧水和氨水的液体对金属层进行刻蚀去除金属层后的再生晶圆表面具有较高的平整度；另一方面，双氧水和氨水不与再生晶圆中的硅原子反应，可以保证去除金属层的过程中再生晶圆不会被损坏，便于将其循环使用。

进一步地，请参照图3，在步骤S12之前，本申请实施例提供的清洗溶液配制方法还包括步骤S13，在步骤S13中向清洗槽内加入去离子水(H₂O₂)，用于稀释所述混合溶液。

在本申请实施例中，加入去离子水的量越少，反应速度越快，由于双氧水和氨水浓度越高反应释放热量越多，容易导致双氧水及氨水分解从而影响刻蚀速度。为此在综合考虑之后，需要稀释混合溶液。

进一步地，在本申请实施例中，双氧水、氨水及去离子水的配比可以为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

进一步地，在步骤S11中，可以先向清洗槽内加入双氧水，再向清洗槽内加入等量的氨水。

下面以本申请实施例中的较佳实施方式为例，对上述清洗溶液配制方法进行说明。

首先，向清洗槽内加入1份(如1L)双氧水；

接着，再向清洗槽内加入1份(如1L)氨水；

然后，向清洗槽内加入16份(如16L)去离子水，稀释双氧水与氨水的混合溶液；

最后，将混合溶液加热到40～60摄氏度，得到清洗溶液，优选地，混合溶液的温度可以为50摄氏度。

第二实施例

本申请实施例还提供一种清洗溶液，该清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层。

在本申请实施例中，清洗溶液包括双氧水、氨水及去离子水，其中，双氧水、氨水及去离子水的配比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

即在本申请实施例中，清洗溶液可以只包括双氧水及氨水，在双氧水与氨水的配比小于1：1时，刻蚀速度较快，刻蚀时间较短；在双氧水与氨水的配比大于1：1时，刻蚀速度较快，刻蚀时间较长。加入去离子水的量越少，反应速度越快，由于双氧水和氨水浓度越高反应释放热量越多，容易导致双氧水及氨水分解从而影响刻蚀速度。为此在综合考虑之后，需要稀释混合溶液。

为了确保清洗溶液具有较高的刻蚀速度且双氧水及氨水不易分解，在本申请实施例中，清洗溶液的温度可以控制在40～60摄氏度。

进一步地，在本申请实施例中，双氧水、氨水及去离子水的配比优选为1:1:16，清洗溶液的温度优选为50摄氏度。

第三实施例

请参照图4及图5，图4示例了本申请实施例提供的再生晶圆上沉积物的去除方法的流程示意图，图5示例了图4中流程示意图对应的工艺制程示意图。其中，再生晶圆30包括硅层31及位于硅层31上的二氧化硅保护层32，所述沉积物位于二氧化硅保护层32远离硅层31一侧，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层11、氮化钛层12及钨金属层13。下面结合附图4及图5对该流程示意图进行详细说明。

步骤S31，获得清洗溶液。

其中，清洗溶液可以采用第一实施例中所述的清洗溶液配制方法配置得到。

步骤S32，将具有沉积物的再生晶圆放入到清洗溶液中进行清洗，去除再生晶圆上的沉积物。

具体地，在本申请实施例中，在双氧水、氨水及去离子水的配比为1:1:16，在清洗溶液的温度为50摄氏度时，步骤S32可以通过如下方式实现。

将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中清洗10分钟，去除所述再生晶圆上的沉积物。

本申请实施例提供的清洗溶液配制方法、清洗溶液及再生晶圆上沉积物的去除方法，一方面，可以通过双氧水和氨水将再生晶圆表面的沉积物(钛金属层、氮化钛层及钨金属层)去除，采用双氧水和氨水的液体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式与采用气体刻蚀再生晶圆表面沉积物的方式相比，刻蚀液体与金属层表面的接触相比于刻蚀气体与金属层表面的接触更均匀，如此可以使采用双氧水和氨水的液体对金属层进行刻蚀去除金属层后的再生晶圆表面具有较高的平整度；另一方面，双氧水和氨水不与再生晶圆中的硅原子反应，可以保证去除金属层的过程中再生晶圆不会被损坏，便于将其循环使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种清洗溶液配制方法，其特征在于，所述清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述方法包括：

在清洗槽内加入预设配比的双氧水及氨水，得到混合溶液；

将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液。

2.如权利要求1所述的清洗溶液配制方法，其特征在于，在所述将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液之前，所述方法还包括：

向所述清洗槽内加入去离子水，用于稀释所述混合溶液。

3.如权利要求2所述的清洗溶液配制方法，其特征在于，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

4.如权利要求3所述的清洗溶液配制方法，其特征在于，所述在清洗槽内加入预设配比的双氧水及氨水，得到混合溶液的步骤包括：

向所述清洗槽内加入双氧水，再向所述清洗槽内加入氨水。

5.如权利要求4所述的清洗溶液配制方法，其特征在于，所述向所述清洗槽内加入双氧水，再向所述清洗槽内加入氨水的步骤包括：

向所述清洗槽内加入1份双氧水；

再向所述清洗槽内加入1份氨水；

所述向所述清洗槽内加入去离子水，用于稀释所述混合溶液的步骤包括：

向所述清洗槽内加入16份去离子水，稀释所述双氧水与氨水的混合溶液；

所述将所述混合溶液加热到预设温度，得到清洗溶液的步骤包括：

将所述混合溶液加热40～60摄氏度，得到所述清洗溶液。

6.一种清洗溶液，其特征在于，所述清洗溶液用于去除再生晶圆上的沉积物，其中，所述沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述清洗溶液包括双氧水、氨水及去离子水，其中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0～16)。

7.如权利要求6所述的清洗溶液，其特征在于，所述清洗溶液的温度为40～60摄氏度。

8.如权利要求7所述的清洗溶液，其特征在于，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为1:1:16，所述清洗溶液的温度为50摄氏度。

9.一种再生晶圆上沉积物的去除方法，其特征在于，所述再生晶圆上的沉积物包括依次层叠的钛金属层、氮化钛层及钨金属层，所述方法包括：

获得权利要求1-6中任意一项所述清洗溶液配制方法中配制得到的清洗溶液；

将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中进行清洗，去除所述再生晶圆上的沉积物。

10.如权利要求9所述的再生晶圆上沉积物的去除方法，其特征在于，其中，在所述清洗溶液中，所述双氧水、氨水及去离子水的配比为1:1:16，所述清洗溶液的温度为50摄氏度，所述将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中进行清洗，去除所述再生晶圆上的沉积物的步骤包括：

将具有沉积物的再生晶圆放入到所述清洗溶液中清洗10分钟，去除所述再生晶圆上的沉积物。

Images