一种低温去除器件中胶结物的方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种低温去除器件中胶结物的方法。

背景技术：

1、半导体光刻胶去除工艺，一般分成两种，湿法去胶和干法去胶。相对于湿法去胶，等离子干法去胶利用高能等离子体处理光刻胶表面，去胶彻底且速度快，不需引入化学物质，减少了对晶圆材料的腐蚀和损伤，是现有去胶工艺中最好的方式。其工作原理是将产品wafer置于真空反应系统中，通入少量氧气和氮气，加高压和高power，由高频信号发生器产生高频信号，使真空系统内产生感应电磁场，使氧气电离，形成氧离子、活化的氧原子、氧分子和电子等混合物。活化氧（活泼的原子态氧）可以迅速地将光刻胶氧化成为可挥发性气体，被机械泵抽走。

2、由于高温去胶会对某些刻蚀膜质造成损伤，因此引入低温等离子表面去胶工艺，但去胶活性会受温度降低而变低，存在某些成分去除不干净的现象，造成不必要的残留影响工艺。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种低温去除器件中胶结物的方法，通过在等离子体处理的气体中引入氟基气体尤其是cf4，能够在低温下去除通孔周围的胶结物，提高了最终器件的产品品质，应用前景广阔。

2、值得说明的是，目前芯片背后的后端通孔刻蚀结构中具有通孔，通孔中或周围残留的胶结物相较于其他地方的胶结物更难去除，一方面需要保证通孔的性能不受影响，另一方面需要实现通孔内部胶结物的有效去除，而且通孔由于孔径自身的局限于导致胶结物的去除难度更高，因此本发明开发了下述低温去除器件中胶结物的方法。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、本发明提供一种低温去除器件中胶结物的方法，所述方法包括：

5、在第一温度下，通入清洗气体进行等离子体处理，以去除器件中的胶结物；

6、其中，所述第一温度≤65℃；所述清洗气体包含有氟基气体。

7、值得说明的是，一般情况下，胶结物去除的工艺在70℃以上，而在如此高温度下，会对刻蚀膜质产生损伤，比如当材质为ln和/或lt等时，容易造成损害。本发明因此采用低温刻蚀工艺，然而由于本发明器件的特殊性，导致低温下难以实现胶结物的有效去除，通过多方研究发现，采用含氟基气体的清洗气体能够有效实现胶结物的去除，且不会对器件产生负面影响。

8、具体地，所述第一温度≤65℃，例如可以是10℃、12℃、15℃、21℃、27℃、32℃、38℃、43℃、49℃、54℃、60℃或65℃等。

9、优选地，所述氟基气体包括cf4。

10、本发明优选氟基气体为cf4，相较于其他含氟气体比如ch2f2、ch3f、chf3、c2h3f3等气体而言，本发明中cf4去硅能力更强的优势，采用诸如ch2f2等气体不仅去硅能力相对较弱，且沉积物较重。

11、优选地，所述清洗气体中氟基气体的体积占比为5~10‰，例如可以是5‰、5.5‰、5.8‰、5.6‰、6.0‰、6.5‰、6.8‰、7.0‰、7.4‰、7.5‰、8.0‰、8.3‰、8.5‰、9.0‰、9.2‰或10‰等。

12、本发明优选将氟基气体的体积占比控制在上述范围内，当氟基气体的体积比偏大时，存在对器件造成负面影响的情况，当氟基气体的体积比偏小时，存硅渣去除不完全的情况。

13、优选地，所述清洗气体还包含有氧气和/或氮气。

14、优选地，所述清洗气体中氧气和氮气的体积比为4~10:1，例如可以是4:1、4.7:1、5.4:1、6:1、6.7:1、7.4:1、8:1、8.7:1、9.4:1或10:1等。

15、和/或，所述清洗气体的流量为5000~10000sccm，例如可以是5000sccm、6660sccm、8330sccm或10000sccm等。

16、优选地，所述第一温度为15~65℃，例如可以是15℃、20℃、25℃、28℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或65℃等，优选为15~30℃。

17、本发明中温度可进一步低至15~30℃，对器件几乎没有影响，且能够实现器件中胶结物的有效去除。

18、优选地，所述等离子体处理的偏置功率为100w≤u≤250w，例如可以是250w、245w、240w、230w、220w、200w、180w、170w、160w、150w、140w、130w、120w、110w或100w等。

19、值得说明的是，本发明另一核心发明点为等离子体处理过程中的偏置功率设置十分关键，这是由于在去除胶结物的过程中不仅需要考虑胶结物的去除情况，还需要考虑器件在这个过程中不会遭受损害或负面影响。本发明在引入氟基气体后需要严格控制等离子体处理的偏置功率在上述范围内，否则容易出现与氮化硅膜层反应产生副产物的情况，同时还将导致氮化硅膜层的损伤，影响器件性能。

20、本发明对所述等离子体处理的其他参数没有特殊限制，可采用本领域技术人员熟知的工艺参数进行，也可根据实际情况进行调整。

21、例如，等离子体处理的功率为2000~2500w，例如可以是2000w、2050w、2100w、2150w、2200w、2250w、2300w、2350w、2400w、2450w或2500w等。

22、优选地，所述器件包括层叠设置的膜层和通孔层。

23、其中所述膜层的材质为含氮层，优选为氮化硅层。

24、本发明所述器件例如可以是芯片背后的后端通孔刻蚀结构。

25、优选地，所述膜层的厚度为100~300nm，例如可以是100nm、120nm、130nm、140nm、150nm、180nm、200nm、220nm、230nm、250nm、280nm或300nm等。

26、优选地，所述通孔层的厚度为10~30nm，例如可以是10nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、22nm、23nm、24nm、27nm或30nm等。

27、优选地，所述通孔层上具有通孔，所述通孔的周部具有胶结物。

28、优选地，所述通孔层的材质为含硅化合物，优选为氧化硅。

29、优选地，所述通孔的直径为50~1000nm，例如可以是50nm、150nm、260nm、360nm、470nm、570nm、680nm、780nm、890nm或1000nm等。

30、优选地，所述通孔的深度为50~500nm，例如可以是50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm或500nm等。

31、本发明中通孔的直径和深度本质上也为胶结物的去除带来了较大的难度，正是由于通孔的直径小且深度深，残留其中的胶结物的去除与平层中胶结物的去除相比难度完全无法比拟。对此，本发明综合采用低温和含氟基气体的清洗气体进行去除，既能够不影响通孔的直径和深度，也能够实现胶结物的有效去除。

32、优选地，所述通孔的横截面为倒t型，其中倒t型的斜边与底部的锐角角度范围为75~90°，例如可以是75°、78°、79°、80°、82°、84°、85°、86°、87°、88°或90°等。

33、优选地，所述胶结物的材质包括光刻胶。

34、本发明对所述光刻胶的材质没有特殊要求，可采用本领域技术人员熟知的光刻胶材质，也可根据实际情况进行调整，一般情况下光刻胶由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成。

35、本发明中感光树脂、增感剂和溶剂的材质没有特殊要求，可采用本领域技术人员熟知的光刻胶材质，可根据实际情况进行调整，其中感光树脂例如可以是聚甲基丙烯酸酯和/或聚酰亚胺等，增感剂例如可以是芳香族醛和/或酮类等材质，溶剂例如可以是丙酮、乙醇、异丙醇或丁酮等中的任意一种或至少两种的组合。

36、优选地，所述胶结物中含有硅渣。

37、正是由于胶结物中含有硅渣，且胶结物残留在通孔中，导致常规清洗气体难以有效去除器件中胶结物，主要硅渣的存在导致其需要高温下才能去除，而高温又容易导致刻蚀膜的损伤，而本发明通过采用低温下含氟基气体的方法有效去除了通孔中的胶结物。

38、优选地，所述硅渣的来源包括刻蚀氧化硅通孔时产生的硅渣残留于胶结物的表面。

39、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

40、本发明提供的一种低温去除器件中胶结物的方法能够在低温下去除器件的孔周围的胶结物，且不会对器件产生损害，能耗更低，且解决了现有高温下去除胶对刻蚀膜质造成损伤的难题。