[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體器件的制作方法、清洗方法和清洗系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210393608.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103730409A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁竹根
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/768
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/768;H01L21/02;H01L21/67
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法、清洗方法和清洗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件尺寸和互連結(jié)構(gòu)尺寸不斷減小，從而導(dǎo)致金屬連線(xiàn)之間的間距在逐漸縮小，用于隔離金屬連線(xiàn)之間的層間介質(zhì)層也變得越來(lái)越薄，這樣會(huì)導(dǎo)致金屬連線(xiàn)之間可能會(huì)發(fā)生串?dāng)_。現(xiàn)在，通過(guò)降低金屬連線(xiàn)層間的層間介質(zhì)層的介電常數(shù)，可有效地降低這種串?dāng)_，且低K的層間介質(zhì)層可有效地降低金屬連線(xiàn)層間的電阻電容延遲（RC?delay），因此，低K介電材料和超低K介電材料已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于互連工藝的層間介質(zhì)層。由于空氣是目前能獲得的最低K值的材料（K=1.0），在層間介質(zhì)層中形成空氣隙或孔洞可以有效的降低介質(zhì)層的K值。因此，為了進(jìn)一步降低K值，層間介質(zhì)層多采用多孔材料。

此外，在半導(dǎo)體電路中，半導(dǎo)體器件之間的信號(hào)傳輸需要高密度的金屬互連線(xiàn)，利用銅工藝制作金屬互連線(xiàn)可以降低互連線(xiàn)的RC延遲、改善電遷移等引起的可靠性問(wèn)題，因此銅互連結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

在公開(kāi)號(hào)為CN101996924A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于互連結(jié)構(gòu)的形成方法。

現(xiàn)有技術(shù)在形成銅互連結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，在多孔的層間介質(zhì)層中形成與互連線(xiàn)或金屬插塞對(duì)應(yīng)的溝槽或通孔時(shí)，需要在層間介質(zhì)層上形成與溝槽或通孔對(duì)應(yīng)的光刻膠圖案。在形成溝槽或通孔之后，可以采用灰化方法去除所述光刻膠圖案。由于在去除光刻膠圖案之后，會(huì)在溝槽或通孔內(nèi)殘留影響半導(dǎo)體器件性能的聚合物（polymer）雜質(zhì)，因此在溝槽或通孔中填充銅金屬之前，需要采用清洗液（如：EKC溶液或ST250溶液）先對(duì)上述半導(dǎo)體器件進(jìn)行濕法清洗，以去除所述聚合物。

由于濕法清洗中采用的清洗液成本比較高，因此需要重復(fù)使用。為了保證清洗的效果，可以在每次使用之后采用過(guò)濾器過(guò)濾去除其中的雜質(zhì)。

但是，在對(duì)采用上述技術(shù)方案得到的半導(dǎo)體器件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些半導(dǎo)體器件容易發(fā)生與時(shí)間相關(guān)的介質(zhì)擊穿（time?dependent?dielectric?breakdown，TDDB），最終影響器件的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法、清洗方法和清洗系統(tǒng)，可以改善TDDB特性，提高半導(dǎo)體器件的性能。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中包括銅金屬層；

在所述半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的材料為多孔材料；

在所述層間介質(zhì)層上形成光刻膠圖案；

以所述光刻膠圖案為掩模，刻蝕所述層間介質(zhì)層，在所述層間介質(zhì)層中形成至少暴露出部分所述銅金屬層的通孔或溝槽；

去除所述光刻膠圖案；

采用清洗液清洗所述通孔或溝槽后，對(duì)所述清洗液進(jìn)行去除銅離子和聚合物的處理；

在所述通孔或溝槽中填充滿(mǎn)金屬材料，形成金屬插塞或互連線(xiàn)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的清洗方法，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中包括銅金屬層；位于所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的材料為多孔材料，所述層間介質(zhì)層中包括至少暴露出部分所述銅金屬層的通孔或溝槽，所述通孔或溝槽中包括光刻膠聚合物，采用清洗液清洗去除所述光刻膠聚合物之后，對(duì)所述清洗液進(jìn)行去除銅離子和聚合物的處理，處理后的清洗液用于清洗后續(xù)的半導(dǎo)體器件。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的清洗系統(tǒng)，包括：

清洗液提供裝置，用于提供清洗液；

清洗腔，包括入口和出口，所述清洗液通過(guò)所述入口進(jìn)入清洗腔，所述清洗腔用于對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行清洗，所述半導(dǎo)體器件包括：半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中包括銅金屬層；位于所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層的材料為低K或超低K的多孔材料；所述層間介質(zhì)層中包括至少暴露出部分所述銅金屬層的通孔或溝槽；

清洗液處理裝置，用于對(duì)清洗所述半導(dǎo)體器件后的清洗液進(jìn)行去除銅離子和聚合物的處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：在多孔的層間介質(zhì)層中形成暴露出銅金屬層的通孔或溝槽之后，為了去除通孔或溝槽中殘留的聚合物而進(jìn)行的清洗可能會(huì)使銅金屬層中的銅離子進(jìn)入清洗液，為了保證被重復(fù)使用的清洗液中的銅離子不會(huì)被多孔的層間介質(zhì)層吸收，在去除清洗液中聚合物的同時(shí)，增加了去除清洗液中銅離子的步驟，從而可以保證被清洗半導(dǎo)體器件的TDDB性能不受影響，最終提高了半導(dǎo)體器件的可靠性。

附圖說(shuō)明