清洗試劑、清洗半導(dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法及金屬互連層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制作領(lǐng)域，尤其涉及一種清洗試劑、清洗半導(dǎo)體器 件中刻蝕殘留物的方法及金屬互連層的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光刻及刻蝕工藝是集成電路制作技術(shù)中用的最頻繁、最關(guān)鍵的技術(shù)之一。然而刻 蝕結(jié)束后，會在半導(dǎo)體器件表面殘留一些聚合物，比如光阻膠等。在進行下一步工藝前要獲 得一個潔凈的表面，以保證后續(xù)工藝能在一個潔凈的表面上進行，這就需要對半導(dǎo)體器件 進行清洗。目前，在清洗工藝中使用最多的就是濕法清洗技術(shù)，即利用各種化學(xué)試劑和有機 溶劑與吸附在半導(dǎo)體器件表面上的雜質(zhì)及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或溶解作用，或伴以超聲、加 熱、抽真空等物理措施，使雜質(zhì)從半導(dǎo)體器件的表面脫附（解吸），然后用大量高純熱或冷 去離子水沖洗，從而獲得潔凈表面的過程。
[0003] 現(xiàn)有濕法清洗工藝中常用的清洗試劑有以下幾種：胺類清洗試劑，半水性胺基 (非羥胺類）清洗試劑和氟化物類清洗試劑。清洗試劑的使用主要是為了去除等離子刻蝕 殘留物中的有機物部分，如果清洗試劑的溶解清洗能力不夠，刻蝕殘留物去除可能會不干 凈，殘留在半導(dǎo)體器件上，從而影響集成電路芯片的清洗效果。
[0004] 在現(xiàn)有互連層的制作過程中，通常需要對經(jīng)刻蝕形成的互連層進行清洗，以去除 互連層中的刻蝕殘留物。具體地，上述互連層的制作包括以下步驟：首先在柵極11'上以 及柵極11'周圍的SiO2層13'上沉積Al電極材料21'，形成如圖1所示的基體結(jié)構(gòu)；然 后對Al電極材料21'進行平坦化處理，形成Al電極23'，并形成如圖2所示的基體結(jié)構(gòu)； 接下來在Al電極23'上方依次沉積SiN層31'以及SiO2層33'(SiN層31'和SiO2層 33'組成介電材料層30')，形成如圖3所示的基體結(jié)構(gòu)；接下來干法刻蝕上述介電材料層 30'，至暴露出Al電極23'的上表面，進而形成接觸通孔40'，并形成如圖4所示的基體 結(jié)構(gòu)；最后采用SCl等溶液清洗去除接觸通孔40'內(nèi)壁以及Al電極23'的裸露表面上的 刻蝕殘留物，形成如圖5所示的基體結(jié)構(gòu)。
[0005] 在上述互連層的制作過程中，采用SCl等溶液對互連層中進行清洗時，清洗試劑 會腐蝕掉部分Al電極（損耗量為6~13納米），導(dǎo)致金屬電極的松動，進而會造成RC延 時，影響芯片的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請旨在提供一種清洗試劑、清洗半導(dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法及金屬互連 層的制作方法，以解決現(xiàn)有清洗試劑對刻蝕后的半導(dǎo)體器件進行清洗時存在半導(dǎo)體器件產(chǎn) 生損耗的問題。
[0007] 本申請?zhí)峁┝艘环N清洗試劑，該試劑包括H20、H2S04和H2O2，其中H20、H2S04、H202的 體積比為100 :1. 24~5 :0? 3~L6。
[0008] 進一步地，在上述清洗試劑中，在制備清洗試劑時H2SO4以H2SO4溶液的形式添加， H2SO4溶液中H2SO4的體積分?jǐn)?shù)大于等于98 %。
[0009] 進一步地，在制備上述清洗試劑時上述H2O2，以H2O2溶液的形式添加，H2O2溶液中 H2O2的體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選為30 %~50%。
[0010] 進一步地，上述清洗試劑還包括HF,HF在試劑中的含量為5~20ppm。
[0011] 本申請的另一方面在于提供了一種清洗半導(dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法。該方法 包括：配制本申請?zhí)峁┑那逑丛噭?；將?jīng)刻蝕形成的半導(dǎo)體器件與清洗試劑進行接觸，清 洗去除半導(dǎo)體器件上的刻蝕殘留物。
[0012] 進一步地，在上述清洗半導(dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法中，上述清洗的溫度為 20°C~25°C，清洗的時間為0. 5~3分鐘。
[0013] 同時，本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件經(jīng)過至少一次刻蝕步驟，且 在至少一次刻蝕步驟后采用本申請?zhí)峁┑那逑窗雽?dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法制作而成。
[0014] 本申請還提供了一種金屬互連層的制作方法，包括以下步驟：提供形成有金屬電 極的襯底；在襯底上形成介電材料層；刻蝕介電材料層，形成使部分金屬電極裸露的接觸 通孔；采用本申請?zhí)峁┑那逑窗雽?dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法清洗接觸通孔，去除接觸通 孔內(nèi)壁及金屬電極裸露表面上的刻蝕殘留物；在接觸通孔中填充金屬材料形成金屬互連 層。
[0015] 進一步地，在上述制作方法中，金屬電極的材料為Al。
[0016] 同時，本申請還提供了一種金屬互連層，該金屬互連層采用上述金屬互連層的制 作方法制作而成。
[0017] 本申請所提供的技術(shù)方案具有以下效果：本申請?zhí)峁┑那逑丛噭┌℉20、H2SO4 和H2O2，其中H2SO4和H2O2在該試劑中的含量雖然低，但是能夠有效地去除刻蝕殘留物，并且 該試劑對金屬層、介質(zhì)層及襯底等具有非常低的刻蝕速率，從而避免了清洗試劑對半導(dǎo)體 器件的損害，提高了半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0019] 圖1示出了現(xiàn)有互連層的制作過程中，在柵極上以及柵極周圍的SiO2層上沉積金 屬電極材料后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2示出了對圖1所示的金屬電極材料進行平坦化處理，形成金屬電極后的基體 的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3示出了在Al電極上方依次沉積SiN層以及SiO2層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0022] 圖4示出了干法刻蝕SiO2層和SiN層至暴露出金屬電極的上表面，進而形成接觸 通孔后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5示出了采用SCl等溶液清洗去除接觸通孔內(nèi)壁以及金屬電極的裸露表面上的 刻蝕殘留物后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖6示出了根據(jù)本申請實施方式所提供的清洗半導(dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法 的流程示意圖；
[0025] 圖7示出了本申請實施方式所提供的金屬互連層的制作方法的流程示意圖；
[0026] 圖8示出了本申請實施方式所提供的金屬互連層的制作方法中，提供形成有金屬 電極的襯底后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖9示出了在圖8所示的襯底上形成介電材料層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖10示出了刻蝕圖9所示的介電材料層，形成使部分金屬電極裸露的接觸通孔后 的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0029] 圖11示出了采用本申請?zhí)峁┑那逑窗雽?dǎo)體器件中刻蝕殘留物的方法清洗圖10所 示的接觸通孔以去除接觸通孔內(nèi)壁及金屬電極裸露表面上的刻蝕殘留物，并在接觸通孔中 填充金屬材料形成金屬互連層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本申請的【具體實施方式】，對本申請的技術(shù)方案進行詳細的說明，但如 下實施例僅是用以理解本申請，而不能限制本申請，本申請中的實施例及實施例中的特征 可以相互組合，本申請可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0031] 由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有清洗試劑對刻蝕后的半導(dǎo)體器件進行清洗時存在半導(dǎo)體器 件產(chǎn)生損耗的問題，本申請的發(fā)明人針對上述問題進行研究，提供了一種清洗試劑。該清洗 試劑包括氏0、氏30 4和H2O2，其中H20、H2S04、H202溶液的體積比為100 :1. 24~5 :0? 3~L6。
[0032] 在本申請所提供的清洗試劑中，硫酸可以使刻蝕后的半導(dǎo)體器件表面上的殘留有 機物脫水而碳化，而H2O2可將碳化產(chǎn)物氧化成一氧化碳或二氧化碳氣體，從而除刻蝕后的 半導(dǎo)體器件表面上有機殘留物；去離子水作為沖洗液，用來沖洗刻蝕后的半導(dǎo)體器件表面 上的顆粒，比如刻蝕殘留物、碳化產(chǎn)物、殘留的硫酸和雙氧水等。
[0033] 在本申請?zhí)峁┑囊环N優(yōu)選實施方式中，在制備清洗試劑時H2SO4以H2SO4溶液的形 式添加，H2SO4溶液中H2SO4的體積分?jǐn)?shù)大于等于98 %;以H2O2溶液的形式添加H2O2，其中H2O2 溶液中H2O2的體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選為30 %~50 %。將上述組分與H2O混合，使得H2SO4和H2O2得 到稀釋，形成上述清洗試劑；在使用該清洗試劑清洗蝕后的半導(dǎo)體器件表面時，在各個組分 的相互作用下，半導(dǎo)體器件表面上的殘留缺陷得以去除。
[0034] 在本申請?zhí)峁┑囊环N優(yōu)選實施方式中，上述清洗試劑還包括HF。HF能夠去除半導(dǎo) 體器件表面上的原生氧化層及雙氧水在半導(dǎo)體器件表面上氧化生成的一層化學(xué)氧化層，在 去除氧化層的同時，HF還在半導(dǎo)體器件的表面形成氫鍵，使得半導(dǎo)體器件呈現(xiàn)疏水性表面， 因此HF能有效去除刻蝕后半導(dǎo)體器件表面上的損傷。在上述清洗試劑中，HF的濃度不宜 過高，優(yōu)選為5~20ppm，如果HF酸濃度過高會對半導(dǎo)體器件表面造成損傷。
[0035] 本申請?zhí)峁┑那逑?