专利名称：半导体硅片的清洗方法
技术领域：
本发明涉及集成电路工艺技术领域，尤其涉及一种半导体硅片的清洗方法。
背景技术：
伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，因此，清洗工艺所带来的材料损失也变得越来越重要。在最先进的工艺中，每一次清洗所允许的材料损失已近达到了一个非常非常微小的数量，这对于清洗工艺而言是一个相当大的挑战。 在这其中，由于大剂量的离子注入工艺，会在光刻胶表面形成一个脱氢、非晶的碳层，因此对于经过大剂量离子注入后的光刻胶层的剥离，更是一个严峻的考验。目前，业界广泛采用的去胶工艺为先利用氧等离子体对光刻胶进行灰化，然后再通过湿法清洗的方式去除表面残余物。这种方法在前道工艺中会对衬底材料有较多消耗， 在后道金属互连线的制造中，会对新型的低介电常数介质层造成损伤，使介质层的介电常数提高，影响产品性能和可靠性。同时，这种方法还将消耗大量的水，并且产生很多有毒害的废弃物。超临界流体，主要是超临界二氧化碳，目前被业界认为是最有希望的下一代硅片清洗技术。超临界二氧化碳有着高密度，低粘度，高扩散性，高溶解度等优点，可以克服毛细管效应，能有效清洗直径小、深宽比大的通孔或沟道。研究结果显示，配合适当的共溶剂或添加剂，超临界二氧化碳可以直接去除经过离子注入或刻蚀步骤后的光刻胶，而且完全不损伤衬底材料。同时，整个清洗过程基本不消耗水，二氧化碳本身无毒、不可燃，使用后可以回收再次使用，所产生的废弃物远远少于现有工艺。但是，由于工艺的不同，光刻胶的种类繁多，各自的成分会有很大不同，而经过不同的工艺处理后，成分更是复杂多变。现有的超临界流体清洗技术主要通过添加共溶剂的超临界流体破坏光刻胶的大分子链，使光刻胶能够溶解在清洗溶剂中，以达到去除光刻胶的目的。这种方法将会导致对于不同的光刻胶或不同的工艺步骤，必须使用不同的清洗溶剂来清洗，即必须根据不同的光刻胶或不同的工艺步骤来调节清洗溶剂的成分，将会增加工艺复杂度，甚至会出现由于调节清洗溶剂的成分不合理而导致无法完全溶解光刻胶，最终不能达到完全去除光刻胶的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体硅片的清洗方法，以解决现有的清洗溶剂针对光刻胶进行清洗时导致的工艺复杂度增加的问题。为解决上述问题，本发明提出一种半导体硅片的清洗方法，该方法包括如下步骤 提供半导体硅片，所述半导体硅片上依次形成有抗反射层以及图形化的光刻胶层；使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层，使所述图形化的光刻胶层与所述半导体硅片分离。可选的，所述添加了共溶剂的超临界流体的温度值为32°C 50°C，所述添加了共溶剂的超临界流体的压强值为80个大气压 100个大气压。可选的，所述共溶剂是丙醇、丙醇乙酸酯或其组合。可选的，所述超临界流体是超临界二氧化碳。可选的，所述抗反射层的厚度为30纳米 100纳米。可选的，所述抗反射层的材料是包含羧基的有机衍生物。可选的，在使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层的步骤前，以图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述抗反射层和所述半导体硅片。可选的，所述图形化的光刻胶层的厚度为100纳米 5000纳米。与现有技术相比，本发明提供的半导体硅片的清洗方法利用添加了共溶剂的超临界流体来溶解抗反射层，使覆盖在抗反射层上的光刻胶层由于抗反射层的溶解而从半导体硅片上脱离，即光刻胶层和半导体硅片的表面失去物理连接而被带走，所述清洗方法避免了直接用清洗溶剂溶解光刻胶层可能引起的光刻胶层的残余，同时也避免了需要根据不同的光刻胶和工艺来调节清洗溶剂的成分，大大简化了清洗的工艺步骤，另外，通过抗反射层的溶解而使光刻胶层从半导体硅片上脱离能显著增强清洗效果。
图1为本发明实施例提供的半导体硅片的清洗方法步骤流程图；图2A至图2D为本发明实施例提供的半导体硅片的清洗方法中各步骤对应的器件的剖面结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体硅片的清洗方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明的核心思想在于，提供一种半导体硅片的清洗方法，该方法利用添加了共溶剂的超临界流体来溶解抗反射层，使覆盖在抗反射层上的光刻胶层由于抗反射层的溶解而从半导体硅片上脱离，即光刻胶层与半导体硅片的表面失去物理连接而被带走，所述清洗方法避免了直接用清洗溶剂溶解光刻胶层可能引起的光刻胶层的残余，同时也避免了需要根据不同的光刻胶和工艺来调节清洗溶剂的成分，大大简化了清洗的工艺步骤，另外，通过抗反射层的溶解而使图形化的光刻胶层从半导体硅片上脱离能显著增强清洗效果。请参考图1，其为本发明实施例提供的半导体硅片的清洗方法步骤流程图，结合该图1，该方法包括以下步骤步骤S101，提供半导体硅片，所述半导体硅片上依次形成有抗反射层以及图形化的光刻胶层；步骤S102，使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层，使所述图形化的光刻胶层与所述半导体硅片分离。下面将结合剖面示意图对本发明的半导体硅片的清洗方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。参见图2A所示，并结合步骤S101，首先，提供半导体硅片200。所述半导体硅片 200可以为多层基片(例如，具有覆盖电介质和金属膜的硅衬底)、分级基片、绝缘体上硅基片(SOI)、外延硅基片、部分处理的基片(包括集成电路及其他元件的一部分)。然后，在所述半导体硅片200上依次形成抗反射层201以及光刻胶层202。其中， 抗反射层201能够减少光刻工艺中的光反射。在本实施例中，抗反射层201的材料是包含羧基的有机衍生物，本领域的普通技术人员应该理解，抗反射层201的材料不仅仅局限于包含羧基的有机衍生物，还可以是能够减少光刻工艺中光反射的其他有机材料，所述抗反射层201的厚度为30纳米 100纳米。参见图2B所示，结合步骤SlOl，具体地，所述光刻胶层202通过光刻和显影技术实现图形化，形成图形化的光刻胶层202’。在本实施例中，所述图形化的光刻胶层202’的厚度为100纳米 5000纳米。参见图2C所示，接着，以图形化的光刻胶层202’为掩膜，采用干法刻蚀的方式刻蚀所述抗反射层201以及所述半导体硅片200。当然，刻蚀的方式不仅仅局限为干法刻蚀， 还可以是湿法刻蚀。参见图2D所示，并结合步骤S102，随后，使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层201，使所述图形化的光刻胶层202’与所述半导体硅片200分离。所述添加了共溶剂的超临界流体的温度值为32°C 50°C，压强值为80个大气压 100个大气压，在本实施例中，所述添加了共溶剂的超临界流体的温度值为40°C，所述添加了共溶剂的超临界流体的压强值为90个大气压。通过该条件下的添加了共溶剂的超临界流体对半导体硅片进行清洗，使所述抗反射层201溶解于超临界流体，使覆盖在抗反射层201上的图形化的光刻胶层202’由于抗反射层201的溶解而从半导体硅片200上脱离，这种使图形化的光刻胶层202’与半导体硅片200的表面失去物理连接而被带走的清洗方式，能显著增强清洗效果。可选的，所述共溶剂是丙醇、丙醇乙酸酯或其组合，在本实施例中，所述共溶剂采用的是丙醇和丙醇乙酸酯的混合溶液，所述超临界流体是超临界二氧化碳。将丙醇和丙醇乙酸酯的混合溶液添入超临界二氧化碳中，形成可以溶解抗反射层201的清洗溶剂。本领域的普通技术人员应该理解，所述共溶剂以及所述超临界流体不仅仅局限于上述成分，还可以是能够溶解所述抗反射层201的其他成分。综上所述，本发明提供了一种半导体硅片的清洗方法，该方法利用添加了共溶剂的超临界流体来溶解抗反射层201，使覆盖在抗反射层201上的图形化的光刻胶层202’由于抗反射层201的溶解而从半导体硅片200上脱离，所述清洗方法避免了直接用清洗溶剂溶解光刻胶层可能引起的光刻胶层的残余，同时也避免了需要根据不同的光刻胶和工艺来调节清洗溶剂的成分，大大简化了清洗的工艺步骤，另外，通过抗反射层201的溶解而使图形化的光刻胶层202’从半导体硅片200上脱离，能显著增强清洗效果。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种半导体硅片的清洗方法，其特征在于，包括提供半导体硅片，所述半导体硅片上依次形成有抗反射层以及图形化的光刻胶层； 使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层，使所述图形化的光刻胶层与所述半导体硅片分离。
2.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述添加了共溶剂的超临界流体的温度值为32°C 50°C。
3.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述添加了共溶剂的超临界流体的压强值为80个大气压 100个大气压。
4.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述共溶剂是丙醇、丙醇乙酸酯或其组合。
5.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述超临界流体是超临界二氧化碳。
6.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述抗反射层的厚度为 30纳米 100纳米。
7.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述抗反射层的材料是包含羧基的有机衍生物。
8.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，在使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层的步骤前，以图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述抗反射层和所述半导体硅片。
9.如权利要求1所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于，所述图形化的光刻胶层的厚度为100纳米 5000纳米。
全文摘要
本发明公开了一种半导体硅片的清洗方法，该清洗方法包括提供半导体硅片，所述半导体硅片上依次形成有抗反射层以及图形化的光刻胶层；使用添加了共溶剂的超临界流体溶解所述抗反射层，使所述图形化的光刻胶层与所述半导体硅片分离。该发明避免了直接用清洗溶剂溶解光刻胶层可能引起的光刻胶层的残余，同时也避免了需要根据不同的光刻胶和工艺来调节清洗溶剂的成分，大大简化了清洗的工艺步骤，另外，通过抗反射层的溶解而使光刻胶层从半导体硅片上脱离能显著增强清洗效果。
文档编号H01L21/02GK102157357SQ201110064598
公开日2011年8月17日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者张晨骋 申请人:上海集成电路研发中心有限公司