一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法

2023-05-28 06:15:06 1

專利名稱：一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法。
背景技術：
現有技術在進行接觸孔(Contact Hole,以下簡稱C0NT)蝕刻過程中，會產生簇狀 缺陷(Polymer Defect) 0如圖1所示，可以看出產生的簇狀缺陷會遮擋住CONT洞口。這樣 會導致在後續步驟中，阻擋層(Barrier Layer)和鎢(W)無法沉 積到CONT中，造成CONT鎢 缺失，而使電路短路，晶片無法正常工作。圖2即為CONT蝕刻後產生簇狀缺陷的實物圖片，是CONT蝕刻後產生簇狀缺陷的 實物圖片在SEM(Scanning Electron Microscope)電子掃描顯微鏡下觀察到的剖面圖。如 圖2所示，圖中標示為Good sample的是沉澱成功的C0NT，圖中標示為Bad sample的是鎢 損失的C0NT。通過對鎢損失的CONT進行element mapping analysis (元素成分分析)可 以發現缺陷(particle)來源於CONT蝕刻過層中產生的簇狀缺陷，主要成分是Si、0元素。 如不及時清除，易使後續阻隔層(barrier)和鎢W無法沉積進來。一旦出現鎢損失，就會造 成器件短路，使晶片無法正常工作，導致產品良率下降。

發明內容
針對現有技術中的上述缺陷和問題，本發明的目的是提出一種降低簇狀缺陷的方 法，在CONT蝕刻過程後，通過減少CONT的簇狀缺陷，以提高成品率。為了達到上述目的，本發明提出了一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，包 括步驟1、在接觸孔蝕刻後，使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物 對基底進行清洗；步驟2、沿與基底基本垂直的方向，利用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。作為上述技術方案的優選，所述步驟1中的氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水 H2O的混合物中，NH4OH H2O2 H2O的比例為1 4 20，溫度為40 80度。作為上述技術方案的優選，所述步驟1中的氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水 H2O的混合物中，所述的NH4OH為比例29%，密度0. 9的溶液；所述的H2O2為比例31 %，密度 1.1的溶液。作為上述技術方案的優選，所述步驟2具體為步驟21、沿與基底基本垂直的方向，利用去離子水與氮氣N2的混合物對基底再次 進行清洗。作為上述技術方案的優選，所述步驟21具體為採用具有兩路入口一路出口的三通狀噴嘴進行清洗；其中在沿噴嘴的垂直方向通 入氮氣N2，在旁路通入去離子水，並通過控制通入的氮氣N2的流量來控制壓力。本發明提出了一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，包括在接觸孔蝕刻後，使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2的混合物對基底進行清洗；沿與基底基本垂直的方向， 利用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。其中步驟1中使用氫氧化銨NH4OH與過氧化 氫H2O2的混合物進行清洗，氫氧化銨NH4OH產生的
離子蝕刻Si (矽)基底表面，使 particle (缺陷)與基底表面產生輕微脫離。再利用Si (矽)基底表面和particle (缺陷) 帶不同的電荷，利用正負電荷排斥力將particle(缺陷)帶走。隨後用原子化清洗(Atom Spray，簡稱As)的方法再進行一次清洗。從而消除簇狀缺陷。本發明能夠通過氫氧化銨 NH40H+過氧化氫H202+原子化清洗As (Atom Spray)清洗消除簇狀缺陷，從而提高產品的良 品率。


圖1為現有方法製成的CONT易產生缺陷的實物圖；圖2為現有方法製成的CONT在進行阻擋層和鎢無法沉積後的實物剖面圖；圖3為採用本發明的垂直清洗方向的原子化清洗的方法的示意圖；圖4為採用本發明的方法與現有技術製成的產品，在缺陷檢驗時缺陷數目對比的 統計示意圖；圖5為採用晶片可接受的測試來測試CONT層相關電學性能測試項目的相關測試 項目示意圖。
具體實施例方式下面根據附圖對本發明做進一步說明。本發明提出了一種消除簇狀缺陷的方法，其第一實施例包括步驟1、在接觸孔蝕刻後，使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物 對基底進行清洗；步驟2、沿與基底基本垂直的方向，利用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。其中，在步驟1中，使用氫氧化銨NH40H與過氧化氫H202的混合物進行第一次清 洗。氫氧化銨NH40H產生的
離子蝕刻Si (矽)基底表面，使particle (缺陷)與基 底表面產生輕微脫離。再利用Si(矽)基底表面和particle (缺陷)帶不同的電荷，利用 正負電荷排斥力將particle (缺陷)帶走。步驟1中的氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物，稱為SC1，又名 RCA1，是由ΝΗ40Η/Η202/Η20組成用來去除缺陷的溶劑。包括NH4OH 比例29%，密度0· 9H2O2 比例31%，密度1· 1其中ΝΗ40Η/Η202/Η20的比例為1 4 20，溫度為40 80度。其具體過程中，矽的氧化過程包括與HO2-反應的過程和與H2O2的過程。其中與 HO2-反應的過程包括H2O2 — H++H02H02>H20+2e" — 30FSi+40r — 20r+Si02Si+or ^ Si (+OH) 4
其中與H02_反應的過程包括H202+2H20+2e" — 2Η20+20ΓSi+H2O2 — Si02+2H20。然後在步驟2中，採用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。現有的清洗方式 是採用去離子水(DI)，沿與基底成一定角度的方向向基底表面噴灑以清洗基底表面。現 行方法由於噴射角度和噴射水壓原因容易照成細小的金屬線被噴斷(高階製程中容易在 金屬層缺陷檢驗時被偵測到)，進而影響產品的良率。這種方式本發明提出的方法中，採 用基本上垂直於基底的方向這種清洗的方式相比較現有的高 壓噴洗(High Pressure Jet Clean,HPJC)方式，可以對降低對基底的損傷並且可以提高對微粒particle的去除率。同 時，可以增大噴嘴的口徑，以得到更大的有效清洗面積。其中步驟2的原子化清洗的方法中，可以採用去離子水(DI-W)與氮氣N2的混合 物對基底進行清洗。如圖3所示，上述的清洗方法中，可以採用具有兩路入口一路出口的三通狀噴嘴 進行清洗。其中在沿噴嘴的垂直方向通入氮氣N2,在旁路通入去離子水(DI-W)，然後通過 控制通入的氮氣N2的流量來控制壓力。如圖4所示，是採用本發明的方法與採用現有技術的方法，在實驗臺上實際對晶 圓進行清洗後的效果比對表。表中的Baseline代表採用現有技術進行清洗的晶圓；SCl+As clean代表採用本 發明的方法進行清洗的晶圓；W void-N代表在現有技術條件進行清洗後，缺陷檢驗時發現 鎢損失的數目；W void-E代表在採用本發明提出的方法進行清洗後，缺陷檢驗時發現鎢損 失的數目。其中Slot代表晶圓數，例如Slot20代表第20片晶圓。從圖4中可以看出，採用了本發明的方法後，效果明顯優於現有技術的清洗方法。圖5為是相應WAT (Wafer Acceptance Test,晶片可接受的測試)來測試CONT層 相關電學性能測試項目。WAT是在晶圓出貨前進行的基本電學性能測試，以確保能夠及時發 現產品異常，保證線上正常生產和產品基本電學性能正常。RCN+、RCP+、RCP1分別表示CONT 接觸到器件不同位置上的接觸電阻。由於本發明是針對接觸孔蝕刻後的清洗步驟進行的改 進，因此在圖6所示的WAT測試中，只列出了 CONT相關電學參數。比較原則是使用本發明 方法的實驗組，與使用現有技術方法的baseline組比較。如果差異沒有超過長期baseline 1 sigma，就認為本發明採用的方法反映到產品電學性能上沒有變化，運用後不會對產品性 能產生影響。從圖5的實驗中可以看出，採用了本發明的方法，不會對晶圓的電學性能產生影 響。當然，採用上述優選技術方案只是為了便於理解而對本發明進行的舉例說明，本 發明還可有其他實施例，本發明的保護範圍並不限於此。在不背離本發明精神及其實質的 情況下，所屬技術領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相 應的改變和變形都應屬於本發明的權利要求的保護範圍。
權利要求
一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，包括步驟1、在接觸孔蝕刻後，使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物對基底進行清洗；步驟2、沿與基底基本垂直的方向，利用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。
2.根據權利要求1所述的降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，其特徵在於，所述步驟 1中的氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物中，NH4OH H2O2 H2O的比例為 1:4: 20，溫度為40 80度。
3.根據權利要求2所述的降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，其特徵在於，所述步驟1 中的氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2及水H2O的混合物中，所述的NH4OH為比例29 %，密度 0. 9的溶液；所述的H2O2為比例31%，密度1. 1的溶液。
4.根據權利要求1或2或3所述的降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，其特徵在於，所 述步驟2具體為步驟21、沿與基底基本垂直的方向，利用去離子水與氮氣N2的混合物對基底再次進行 清洗。
5.根據權利要求4所述的降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，其特徵在於，所述步驟 21具體為採用具有兩路入口一路出口的三通狀噴嘴進行清洗；其中在沿噴嘴的垂直方向通入氮 氣N2，在旁路通入去離子水，並通過控制通入的氮氣N2的流量來控制壓力。
全文摘要
本發明提出了一種降低接觸孔蝕刻後簇狀缺陷的方法，包括在接觸孔蝕刻後，使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2的混合物對基底進行清洗；沿與基底基本垂直的方向，利用原子化清洗的方法對基底再次進行清洗。其中步驟1中使用氫氧化銨NH4OH與過氧化氫H2O2的混合物進行清洗，氫氧化銨NH4OH產生的[OH-]離子蝕刻矽基底表面，使缺陷與基底表面產生輕微脫離。再利用矽基底表面和缺陷帶不同的電荷，利用正負電荷排斥力將缺陷帶走。隨後用原子化清洗的方法再進行一次清洗。從而消除簇狀缺陷。本發明能夠通過氫氧化銨NH4OH+過氧化氫H2O2+原子化清洗清洗消除簇狀缺陷，從而提高產品的良品率。
文檔編號B08B3/02GK101862736SQ20091013104
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月20日 優先權日2009年4月20日
發明者初曦, 曾令旭 申請人:和艦科技(蘇州)有限公司