[发明专利]电介质膜处理方法

说明书

本申请是申请号为200980109375.9、申请人为朗姆研究公司、发明名称为“电介质膜处理方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体涉及半导体衬底处理，尤其涉及蚀刻操作后清洁衬底表面的方法。

背景技术

半导体器件是通过各种制造操作得到的。这些制造操作在半导体晶圆（晶圆或衬底）上限定多个特征，这些特征跨越多个层次。在基础层次上，限定具有扩散区的多个晶体管器件。在后续层次上，使用金属连线的互连（interconnections）被限定并被电气连接于下面的晶体管器件，从而形成半导体器件，比如集成电路（IC）、存储单元等等。低k电介质材料被用于分开并隔离这些特征和其它的层以获得能充分工作的半导体器件。为了在各特征之间提供更好的隔离并进一步减少耦合电容和功率消耗，通过引入毛孔（pores）并通过用化学品（比如碳或氟）进行掺杂而进一步减少所用的低k电介质材料的介电常数。所产生的极低k电介质材料是良好的隔离物，使用更少的电力并带来更小的耦合电容。

在各种制造操作过程中，该衬底被暴露于各种污染物。各制造操作中使用的、该衬底暴露于其中的任何材料或化学品是潜在的污染源。各制造操作中使用的化学品，比如工艺气体、蚀刻化学品、沉积化学品等在该衬底表面上留下沉积物，作为微粒或聚合物残留污染物。该微粒污染物的尺寸是在该衬底上制造的特征的临界尺寸（critical dimensions）的量级上。在制造过程中，这些污染物卡到难以到达的区域中，比如围绕精细特征的沟槽中。传统的清洁工艺使用机械清洁法以清洁掉表面上的这些微粒和聚合物残留污染物。然而，随着走向更小的特征尺寸的技术进步，使用机械清洁工艺清洁该表面变得非常有挑战性，因为精细的特征很容易被损害。如果污染物没有被合适地除去，这些污染物邻近区域中的特征有可能变得无法工作。除去这种小污染物而不对该晶圆上的特征或低k材料带来负面影响是非常有挑战性的。

而且，隔离特征中使用的极低k电介质材料带来了新的挑战，因为该材料的各种性质，比如机械强度、热稳定性和对不同衬底层的粘着性等等，有时候会被妥协。当该极低k电介质材料暴露于各种制造操作的苛刻条件下时，该电介质材料可能被工艺化学品和/或被该制造工艺物理或化学损害。该损害可能是由于紧紧毗邻各特征并暴露于工艺化学品的一部分该极低k电介质材料的碳含量的耗尽。碳的耗尽导致电介质膜层中介电常数的增加。在剥离操作过程中，例如，用于剥离特征附近的碳基（carbon based）光阻层的剥离等离子体可能通过耗尽来自该低k材料的碳而损害暴露于该剥离等离子体的该低k材料。该低k材料中的碳耗尽导致对电容耦合起作用的该低k电介质膜层中的介电常数的增加。因此，通过除去或修复受损的低k电介质膜层（特征通过这些低k电介质膜层形成）而基本上恢复该低k电介质膜层的特性从而保持各特征的功能性以及各集成电路器件的功能性是必要的。

而且，用金属作为集成电路生产中的导电材料已经很长时间了。目前，在前端使用钨以与各晶体管接触，同时铝和铜是连线互连的后端的优选金属。这些金属是很有化学活性的，有可能与周围环境中的湿气和氧以及施加到该表面的其它工艺化学品发生化学反应，导致金属锈蚀。金属锈蚀会对制成的器件的电气完整性造成负面影响，这迫使工艺流程过程中的金属钝化。

从上文可以清楚看出，一种最理想的清洁方法应当能够执行上面列出的各种功能，即，微粒除去、聚合物残留除去、受损低k除去和修复以及金属钝化。在这种背景下，本发明的实施方式出现了。

发明内容

通过提供用于处理蚀刻操作后的衬底表面的改进的清洁方法，本发明满足了该需要，该方法提供多种功能，包括微粒除去、聚合物残留除去、受损低k除去和修复以及金属钝化。应当看出，本发明可以以多种方式实施，包括装置和方法。下面描述本发明的一些创新性实施方式。