[发明专利]在斜面蚀刻处理期间避免低k损伤

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的形成。更具体地，本发明涉及 在半导体器件形成期间从斜缘去除蚀刻副产物。再更具体地，本发 明涉及在半导体器件形成期间从斜缘去除蚀刻副产物中避免低k损 伤。

背景技术

在基片(例如，半导体基片或如用于平面显示器制造中 的玻璃面板)的处理中，往往采用等离子。在基片处理期间，将基 片分为多个模片或者矩形区域。该多个模片的每个将成为集成电 路。然后在一系列步骤中处理该基片，其中有选择地去除(或蚀刻) 以及沉积材料。将晶体管栅极关键尺寸(CD)控制在几个纳米的数 量级是最优先考虑的，因为对目标栅极长度每个纳米的偏差会直接 影响这些器件的运行速度和/或可操作性。

通常，在蚀刻之前，在基片上涂覆硬化乳剂薄膜(如光 刻胶掩模)。然后有选择地去除硬化乳剂的一些区域，使得下面的 层暴露出来。然后，将基片设在等离子处理室的基片支撑结构上。 然后将一组适当的等离子气体引入该室并且产生等离子以蚀刻该 基片的暴露区域。

在蚀刻工艺期间，蚀刻副产物(例如由碳(C)、氧(O)、 氮(N)、氟(F)等组成的聚合物)往往形成在靠近基片边缘(或 斜缘)的顶面和底面上。靠近基片的边缘，蚀刻等离子密度一般较 低，这导致聚合物副产物聚集在该基片斜缘顶面和底面上。通常， 在该基片的边缘附近例如在距该基片边缘大约5mm至大约15mm之 间，没有模片。然而，随着由于多个不同的蚀刻工艺而使得在斜缘 的顶面和底面上沉积连续的副产物聚合物层，通常强健和粘性的有 机键将最终在随后的处理步骤期间变弱。那么，形成在基片边缘的 顶面和底面上的聚合物层往往会在后处理(该基片表面的湿法清 洁)期间剥离或剥落在另一基片上，可能影响器件成品率。

在半导体晶片上集成低k电介质(其机械强度低于之前一 代的材料)使得超精细特征尺寸和高性能要求成为必要。该低k介 电材料本身较弱的特性对于下游电器封装工艺和材料提出极大的 挑战。

低k材料定义为介电常数(“k”)低于2.9的半导体级绝缘 材料。为了进一步降低集成电路上器件的尺寸，必须使用低电阻率 导体和低k绝缘体以减低邻近金属线路之间的电容耦合。低k电介 质、碳或氟掺杂膜结合进后端工序(BEOL)堆栈以提高器件性能 和允许器件规模化。

然而，低k材料是多孔的，其引起工艺集成和材料相容性 方面的麻烦。保持膜的完整性与将其适当合并与执行必须的剥除、 清洁和调整之间的平衡动作变得越来越不稳定。图案化过程(蚀刻、 剥除和清洁)也会对多孔低k的完整性产生严重影响。目前使用的 清洁等离子气体是O₂和CF₄或N₂和CF₄，其导致氮、氧或氟基团漂移 进该基片。这个漂移导致k值增加，这会改变成分并且使该材料退 化。

因此，低k损伤导致退化的器件性能、降低的可靠性、低 成品率和其他相关问题。

发明内容

为了实现前述以及根据本发明的目的，提供用于清洁基 片斜缘的方法。在蚀刻层上形成图案化光刻胶掩模。清洁该斜缘包 括：提供清洁气体，其包括CO₂、CO、C_xH_y、H₂、NH₃、C_xH_yF_z或 其组合的至少一个；从该清洁气体形成清洁等离子；以及将该斜缘 暴露于该清洁等离子。穿过光刻胶特征将特征蚀刻进蚀刻层，以及 去除该光刻胶掩模。

本发明的另一方面关于在蚀刻层上形成图案化光刻胶掩 模。穿过该光刻胶特征将特征蚀刻进该蚀刻层，以及去除该光刻胶 掩模。清洁该斜缘包括：提供清洁气体，其包括CO₂、CO、C_xH_y、 H₂、NH₃、C_xH_yF_z或其组合的至少一个；从该清洁气体形成清洁等 离子；以及将该斜缘暴露于该清洁等离子。