[发明专利]用于低电介质常数材料的具有原位背侧聚合物去除的等离子体电介质蚀刻工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种等离子体电介质蚀刻工艺。 

背景技术

通过提高元件切换速度、增大互联密度和减小相邻导体之间的串扰，集成电路的性能得到不断提高。通过采用具有低电介质常数的新电介质薄膜材料，例如多孔掺杂碳的二氧化硅，提高了切换速度而减小了串扰。通过提高互联导电层的数量和减小特征尺寸(例如，线宽、孔直径)，增加了互联。这些较深层之间的连接需要高深宽比(深而窄)的导体开口或“过孔”。这些细微特征需要适应性与更短波长的光刻胶(用于光刻)来减小波长。在电介质蚀刻工艺过程中，所述光刻胶倾向于更薄和更容易形成诸如针孔和条纹等缺陷。为了在光刻胶上沉积保护性氟碳聚合物，在电介质层间绝缘薄膜的等离子体蚀刻过程中，通过采用氟碳化学物质来解决这个问题。为了避免污染必需在晶片上实施的后续工艺步骤，在蚀刻工艺之后必需从晶片上去除聚合物。因此，进行一个蚀刻后聚合物去除步骤。然而，在蚀刻后聚合物去除步骤中，去除所有的沉积聚合物是困难的。这是因为某些聚合物穿透在晶片基座外围的环形卡圈工艺套件和晶片边缘沿之间的间隙，堆积在周围晶片背侧上。需要这样的间隙来避免干涉静电卡盘(ESC)，所述静电卡盘把晶片强力夹紧到冷却的表面来满足等离子体蚀刻工艺的温度控制需要。晶片边缘到环形卡圈的间隙对于等离子体来说太窄，而不能在蚀刻后聚合物去除步骤过程中穿透并从晶片背侧去除聚合物。因此，解决这个问题的常规方法是在蚀刻后聚合物去除步骤中采用氧等离子体，来氧化含碳材料(例如聚合物和光刻胶)，接着把晶片浸入氢氟酸液体。这个步骤可以采用单独的相对低廉的灰化室，所述灰化室的加 热的晶片支撑在用单一远程等离子体体源在能够具有相对高的晶片温度(例如，300度或以上)。这个步骤不会损害诸如二氧化硅的传统电介质材料，所述二氧化硅是高强度材料。但是，这样的氧化过程对较新的低电介质常数绝缘材料造成严重损害，如多孔掺杂碳二氧化硅。蚀刻后清洗步骤的氧化剂从掺碳二氧化硅电介质材料去除了碳，环境中的碳最终被水取代。这极大的增大了绝缘体的电介质常数，消除了它的主要优点。如此损害明显就像在轮廓图像中看到的电介质层侧壁的底切。所述底切是在蚀刻后清洗步骤之后把晶片浸入稀酸溶液时显示出来的。另一个问题是，根据我们的研究，即使60秒之后，这样的氧化步骤不能完全去除背侧聚合物。 

因此，需要一种完全快速从晶片背侧去除聚合物的方法，这种方法不损害绝缘材料的低电介质常数并不需要任何额外处理时间。 

发明内容

具有原位背侧聚合物去除的等离子体蚀刻工艺，开始于具有多孔掺杂碳二氧化硅电介质层和在工件表面上的光刻胶掩模的工件。工件在蚀刻反应室被夹紧到静电卡盘上。所述工艺包括引入氟碳基工艺气体，并在光刻胶掩模上沉积保护氟碳聚合物时，把RF偏压功率施加到静电卡盘和/或把RF源功率施加到高架电极来蚀刻电介质层的暴露部分。所述工艺还包括去除氟碳基工艺气体并引入氢基工艺气体，而且把RF源功率施加到高架电极。伸长静电卡盘中的提升销来把工件升高在静电卡盘上，并在反应室中把工件的背侧暴露给等离子体，以便去除之前沉积在背侧的聚合物，直到已经从背侧去除了聚合物。 

附图说明

图1是描述实施本发明的工艺的模块流程图。 

图2描述了通过图1的工艺形成的装置。 

图3描述了用于实施本发明的优选等离子体蚀刻反应器。 

图4是描述在本发明(平坦线)中和聚合物去除步骤(曲线)之前获 得的聚合物厚度的径向分布。 

具体实施方式