[發明專利]防止鎢插塞腐蝕的方法

無效

• 申請號: 200910197374.6
• 申請日: 2009-10-19
• 公開（公告）號: CN102044481A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 王心
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及半導體制作技術領域，尤其涉及一種防止鎢插塞腐蝕的方法。

背景技術

隨著半導體元件線寬的持續微型化，使得高速，多功能，高元件集成度/低功率消耗以及低成本的極大規模集成電路芯片得以大量生產制造。由于半導體元件的微型化以及集成度的增加，內部金屬連線結構不斷的增多，使得芯片表面無法提供足夠的表面積來容納日益增多的金屬連線。為了解決此項問題，多層金屬連線結構便被提出，從而成為集成電路制造技術所必須采取的方式。

在多層金屬連線結構制作工藝中，當金屬鎢插塞制作完成之后，會進行下一層金屬導線的制作。當元件的尺寸較大時，通常導線會將與之接觸的下層鎢插塞完全覆蓋。因此，鎢插塞腐蝕所產生的問題，僅僅在顯影步驟發生錯誤對準，導致圖案化的導線層并未對準鎢插塞上方的時候才出現。然而，當原件的尺寸縮小時，通常導線層并不會完全對準其下方的鎢插塞。因此，鎢插塞與上層導線的腐蝕問題仍是制作工藝所關切的問題。

圖1a至圖1b為一種現有的金屬連線結構的制作方法結構示意圖，參考附圖1所示，提供半導體襯底100，層間介電層102，擴散阻擋層104，鎢插塞106，金屬導線108與圖案化光阻層110，其中所述的擴散阻擋層104的材料包括氮化鈦，鈦化鎢或者其他的防止鎢離子擴散的材料，在附圖1a中，金屬導線108由于錯誤對準或者為了節省芯片的面積而故意僅覆蓋一部分的鎢插塞，并未完全覆蓋下層的鎢插塞106。

參考附圖1b，采用灰化工藝去除所述圖案化的光阻層110，接著以清除溶液(stripping?Solution)在酸堿值pH為8-12下進行濕法清洗制作工藝，以去除殘留的圖案化光阻層110。由于金屬導線108并未完全覆蓋下層的鎢插塞106，使得鎢插塞106的一部分裸露出來，因此，以清除溶液去除殘留的圖案化光阻層110時，清除溶液會腐蝕鎢插塞所裸露出來的部分，而在鎢插塞106之中形成一個孔洞112。

形成所述孔洞的原因，是因為在圖案化形成金屬導線108的蝕刻過程中或者采用灰化工藝去除所述圖案化的光阻層的過程中，正電荷累積在金屬導線108表面所造成的，所述帶有正電荷的金屬導線108與鎢插塞106之間產生電化學勢能，在積累在與所述金屬導線連接的結構如鎢插塞，與鎢插塞連接的金屬連線，甚至形成在所述的半導體襯底100內的N阱中，在采用pH值為8-12的條件下進行濕法清洗制作工藝去除殘留的圖案化光阻層時，金屬導線，pH值為8-12的清洗溶液，鎢插塞之間形成了原電池，因此，裸露的鎢插塞被氧化成鎢的氧化物，鎢的氧化物在后續的清洗工藝中被去除，從而形成了孔洞112。

鎢插塞被氧化的一種可能的化學反應式為：

W(s)+4OH-→WO₂(s)+4e+2H₂O(1)

WO₂(s)+OH-→WO₃H(s)+e????(2)

發明內容

本發明解決的問題是現有制作方法導致鎢插塞被腐蝕的缺陷。

本發明提供了一種防止鎢插塞腐蝕的方法，包括：提供形成有鎢插塞的半導體襯底，所述的鎢插塞與形成在鎢插塞上但并未完全覆蓋鎢插塞的金屬導線互連，采用弧光或紫外光照射所述金屬導線，至消除所述金屬導線上的正電荷。

本發明還提供一種半導體器件的制作方法，包括：提供形成有鎢插塞的半導體襯底；在所述的半導體襯底上依次形成金屬導線層和圖案化的光刻膠層；以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，刻蝕金屬導線層形成金屬導線，所述的金屬導線位于鎢插塞上但并未完全覆蓋鎢插塞；采用弧光或紫外光照射所述金屬導線，至消除所述金屬導線上的正電荷；采用灰化工藝去除所述光刻膠層；清洗所述金屬導線以及鎢插塞表面。

由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本發明具有以下優點：

采用所述的防止鎢插塞腐蝕的方法，由于采用弧光或者紫外光照射的方法，去除了金屬導線上的正電荷，因此，在隨后的清洗工藝中，避免了金屬導線和鎢插塞上的電勢差，避免了電化學反應的發生，避免了鎢插塞被腐蝕。

進一步，采用所述的紫外光進行照射以去除金屬導線上正電荷簡單易行，所采用的時間短，并且，工藝方法簡單，而且不會對半導體襯底以及襯底上的半導體器件產生損傷。

采用所述的半導體器件的制作工藝，由于采用弧光或者紫外光照射的方法，去除了金屬導線上的正電荷，因此，在隨后的清洗工藝中，避免了金屬導線和鎢插塞上的電勢差，避免了電化學反應的發生，避免了鎢插塞被腐蝕。

附圖說明

圖1a至圖1b為現有技術金屬連線結構的制作方法結構示意圖；