[发明专利]包括对低介电常数材料进行非原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻处理无效
申请号: | 200780013193.2 | 申请日: | 2007-04-07 |
公开(公告)号: | CN101421829A | 公开(公告)日: | 2009-04-29 |
发明(设计)人: | 格拉多·A·戴戈迪诺;因扎吉特·拉西里;谭-迪恩·苏;布莱恩·西-元·施赫;阿施克·K·辛哈 | 申请(专利权)人: | 应用材料公司 |
主分类号: | H01L21/311 | 分类号: | H01L21/311 |
代理公司: | 北京东方亿思知识产权代理有限责任公司 | 代理人: | 赵 飞;南 霆 |
地址: | 美国加利*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 包括 介电常数 材料 进行 原位 聚合物 去除 等离子体 电介质 蚀刻 处理 | ||
技术领域
本发明涉及包括对低介电常数材料进行非原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻处理。
背景技术
集成电路性能正通过增大器件开关速度、增大互连密度和减小相邻导体之间的串扰而得到持续的改进。通过采用介电常数低的新的电介质薄膜材料(诸如多孔掺杂碳的二氧化硅)已经增大开关速度和减小串扰。通过增大互连的导电层的数量和减小特征尺寸(例如,线宽、孔直径)已经增大互连。这些深层之间的连接导致了高的高宽比(深且窄)的导体开口或者“过孔”。这些变细的特征已经要求(用于光刻的)光刻胶能适于更短的波长。该光刻胶趋于在电介质蚀刻处理过程中更薄并更易于形成诸如针孔或者条纹的缺陷。此问题通过在电介质层间绝缘膜的等离子体蚀刻过程中采用氟碳化学物质来解决,以为了在光刻胶上沉积保护性氟碳聚合物。该聚合物必须在蚀刻处理之后从晶片去除以为了避免污染此后必须在晶片上执行的处理步骤。因而,执行蚀刻后聚合物去除步骤。然而,在蚀刻后聚合物去除步骤中,难以去除所有沉积的聚合物。这是因为一些聚合物穿过晶片边缘和在晶片基座外围处的环圈处理工具之间的间隙,堆积在外围的晶片背侧上。要求该间隙避免与静电夹盘(ESC)的干扰,该静电夹盘将晶片有力地夹持到经冷却的表面以满足等离子体蚀刻处理的温度控制要求。在蚀刻后聚合物去除步骤过程中,晶片的边缘至环的圈间隙太窄使得等离子体不能穿过并从晶片背侧去除聚合物。因而,对此问题的传统解决方法已经在蚀刻后聚合物去除步骤中采用氧等离子体以氧化含碳材料(诸如聚合物和光刻胶),随后将晶片浸入液态HF酸中。此步骤能采用单独的相对不贵的“灰化”室,该室具有被加热的且并晶片温度(例如,300或者更高的度数)比较高的晶片支撑基座和简单的远程等离子体源。此处理不会损害诸如二氧化硅的传统的电介质材料(其为坚固的材料)。然而,该氧化处理会对诸如多孔掺杂碳的二氧化硅的更新的介电常数低的绝缘体材料造成灾难性的损害。蚀刻后清洁步骤的氧化化学物质从掺杂碳的二氧化硅电介质材料去除碳,碳最终被来自大气的水置换。这极大地增大了绝缘体的介电常数,从而消除了其主要优点。这种损害作为在轮廓图像中观察到的电介质层侧壁的底切而明显。此底切在蚀刻后清洁步骤之后将晶片浸入稀的酸中时出现。另一问题是根据我们的调查,即使在60秒之后,这种氧化处理也不会完全去除背侧聚合物。
因而,需要一种从晶片背侧完全和快速地去除聚合物的方法,该方法不需要任何额外的处理时间且不损害介电常数低的绝缘体材料。
发明内容
通过在工件上执行氟碳基蚀刻处理以蚀刻电介质层的露出部分同时在光刻胶掩膜上沉积保护性氟碳聚合物来在蚀刻反应器中首先执行用于使用光刻胶掩膜蚀刻多孔掺杂碳氧化硅电介质层的等离子体蚀刻处理。然后,在灰化反应器中,通过将工件加热超过100℃来去除聚合物和光刻胶,露出所述工件的背侧的外围部分,并提供来自氢处理气体的等离子体的产品以在所述工件上还原在聚合物和光刻胶中包含的碳,直到聚合物已经从所述工件的背侧去除。处理气体优选包含氢气体和水蒸气两者,不过主要成分是氢气体。晶片(工件)背侧可以通过延伸晶片升降销露出。
附图说明
图1是示出根据本发明的处理的方框流程图。
图2示出由图1的处理形成的器件。
图3示出用于执行本发明的优选等离子体蚀刻反应器。
图4A示出了在灰化室中执行的本发明的处理步骤。
图4B示出了在其中无需延伸升降销就露出晶片背侧边缘的可选实施例中在灰化室中执行本发明的处理步骤。
图5是示出在本发明中获得的聚合物厚度的径向分布(平坦线)和在聚合物去除步骤之前获得的聚合物厚度的径向分布(曲线)。
图6示出了根据本发明又一方面的处理系统。
具体实施方式
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置;专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理;集成电路器件或其特殊部件的制造