專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造半導(dǎo)體器件的一種方法，該半導(dǎo)體器件包含(a)一個半導(dǎo)體襯底和(b)和配線(銅基的金屬薄膜)和一個接觸插塞，兩者都形成在該襯底(a)上。
在下面參照圖4至7描述用于制造具有銅配線的半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)的方法。
首先，在硅襯底1的主表面上形成一個器件隔離區(qū)域21，其后形成柵電極3和一雜質(zhì)擴(kuò)散層2，用等離子CVD(化學(xué)氣相淀積)形成一硅氧化物薄膜4，作為層間絕緣薄膜。接下來的，通過干蝕刻術(shù)，在該硅氧化物薄膜4中形成達(dá)到該雜質(zhì)擴(kuò)散層2的一接觸孔。更進(jìn)一步，按照這個順序，形成一個Ti/TiN薄膜6和一個鎢薄膜7；在接觸孔之外的Ti/TiN薄膜6和一個鎢薄膜7的不必要的部分用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去。然后，通過等離子體CVD處理產(chǎn)生的襯底的主要的表面上形成一個硅氮化物薄膜8[圖4(b)]。
通過等離子體CVD在那上面形成一層硅氧化物薄膜9作為一層間的絕緣薄膜。然后，按照兩階段實施干蝕刻術(shù)以便形式一用于配線的凹槽。在該第一階段，利用包含C4F8，Ar，O2和CO的混合氣體實施硅氧化物薄膜9的蝕刻；在該第二階段，硅氮化物薄膜8的蝕刻是利用CHF3基的氣體實施的[圖4(C)]。
在蝕刻完成之后，通過濺射形成一個Ti/TiN薄膜11。通過濺射在那上面形成一個籽金屬(銅)薄膜(未示出)以便在那上面形成鍍覆金屬銅。該產(chǎn)生的襯底被沉浸在一大約25攝氏度的水的硫酸銅溶液中，并且實施鍍覆金屬的電解以便在該籽金屬薄膜上選擇性的形成一銅鍍覆金屬薄膜12。該銅鍍覆金屬薄膜12的厚度在平面部分被控制在大約1000nm。在該電解的鍍覆金屬中，大量的銅基的金屬污染物30(例如，Cu和CuO)粘附到半導(dǎo)體襯底的背面。這個狀態(tài)如圖5(a)所示。
該銅基的金屬污染物30被利用由稀氫氟酸和氫過氧化物水溶液組成的混合溶液除去[圖5(b)]。5(然后，在400攝氏度實施大約30分鐘的退火，因此構(gòu)成銅鍍覆金屬薄膜的顆粒生長并且在那里出現(xiàn)減少的電阻和穩(wěn)定性。
隨后，通過CMP將在該孔外部的Ti/TiN薄膜11和銅鍍覆金屬薄膜12的不必要的部分除去以便形成一個銅配線。在CMP中，大量銅基的金屬污染物30(例如Cu和CuO)粘附到半導(dǎo)體襯底的背面。這個狀態(tài)如圖6(a)所示。
該銅基的金屬污染物30被利用由稀氫氟酸和氫過氧化物水溶液組成的混合溶液除去[圖6(b)]。然后，在襯底的主表面上形成一層間隔離薄膜，在此之后一上部配線被形成以便完成一個半導(dǎo)體器件(圖7)。
按照上述傳統(tǒng)的技術(shù)，在銅基的金屬薄膜的形成和它的處理過程中，金屬污染物(例如銅和銅化合物)粘附到襯底的背面，正如圖5(a)和圖6(a)所示。特別是在銅基的金屬薄膜的形成和它的CMP處理中，大量銅基的金屬污染物被依附。在后續(xù)的熱處理中，這些金屬污染物散播進(jìn)入襯底和達(dá)到器件區(qū)，使該器件的性能(使)惡化并引起電流泄漏。當(dāng)熱處理是在高溫度實施時，例如300℃或者更高的溫度，金屬污染物的擴(kuò)散是驚人的。
為了避免上面的問題，在制造包含形成銅基金屬薄膜的步驟的半導(dǎo)體中，在形成銅基的金屬薄膜之后和在銅基金屬的處理之后必須清潔半導(dǎo)體襯底的背面。在如一個8層的銅配線形成中需進(jìn)行上述清潔50至80次，使步驟復(fù)雜。
更進(jìn)一步，不象鎢、鐵、鎳、鋁等那樣，該銅基金屬污染物是難以從硅襯底的表面除去并且通過清除是不可能完全地除去。這種理由如下。該銅基的金屬污染物有一個高的氧化還原電勢；因此，在銅離子和硅襯底之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)；結(jié)果，在硅襯底上發(fā)生銅的背吸附。
因此，甚至在相當(dāng)多次的清除之后，存在著銅基的金屬污染物仍保持著沒有被除去的情況。正如圖7所示，剩余銅基的金屬污染物傳播進(jìn)入該襯底，并達(dá)到該雜質(zhì)擴(kuò)散層、柵極氧化物薄膜、器件隔離氧化物薄膜等等，使該器件的性能變差或者引起電流泄漏。
上述問題是因為銅以很高的速度擴(kuò)散進(jìn)入硅襯底引發(fā)的。因此，該問題是在形成銅基的金屬薄膜時特有的。
上面的提到的傳統(tǒng)的技術(shù)包括按照CMP的方法拋光鎢的步驟。在這個步驟中，金屬污染物粘附于襯底的背表面。然而，對于這些為鎢粒子或鐵粒子的金屬污染物(后面的粒子是從在CMP中使用的磨料物中產(chǎn)生的)，很少發(fā)生上面所述的擴(kuò)散入硅襯底的問題和對器件區(qū)的不利作用。鎢粒子和鐵粒子以一個非常低的速度擴(kuò)散進(jìn)入硅襯底；在CMP之后，在熱處理中它們是很少到達(dá)器件區(qū)的；特別是，鎢粒子容易從硅襯底上剝落。更進(jìn)一步，這些粒子可以通過在最后的步驟中拋光襯底的背面被除去。
考慮到上述情形，本發(fā)明的目的是在用于制造半導(dǎo)體器件的包含形成銅基的金屬薄膜的步驟的方法中，防止由于金屬污染物(例如粘附到半導(dǎo)體襯底的背面的銅和銅化合物)所造成的器件特性變差或者引起的電流泄漏。
根據(jù)本發(fā)明，提供了用于制造半導(dǎo)體器件的一種方法，它包含半導(dǎo)體襯底的背面形成一個障礙薄膜，然后在該半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一銅基的金屬薄膜。
在上面的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中，在障礙金屬的形成之后，形成一銅基的金屬薄膜。因此，起自銅基的金屬薄膜的形成的銅基的污染物粘附于形成在半導(dǎo)體襯底的背面上的障礙薄膜的表面。由于在阻擋層薄膜中銅基的污染物的擴(kuò)散速度是非常低，所以該障礙充當(dāng)一阻止擴(kuò)散薄膜并能防止該銅基的污染物擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體襯底。因此，當(dāng)一個銅基的或者一凹槽已被形成在銅配線上時，不必每次都清潔襯底的背面；清除可以是僅僅為了阻止薄膜形成裝置中的交叉污染等等而實施；結(jié)果，能夠有效的減少生產(chǎn)步驟。更進(jìn)一步，因為粘著到阻擋層薄膜的表面銅基的金屬污染物能比粘著到硅襯底的表面的銅基的金屬污染物更容易被除去，所以與此類污染物的擴(kuò)散關(guān)聯(lián)的問題可以有效地消除。
順便提及，在本發(fā)明中，該“銅基的金屬薄膜”是指由銅或者銅合金制成的金屬薄膜。例如，該銅合金是指銅/鋁合金。在該銅/鋁合金中銅的含量可以為90％到100％。
根據(jù)本發(fā)明，更進(jìn)一步提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括步驟在半導(dǎo)體襯底的背面形成一個阻擋膜，以及在該半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一銅基的金屬薄膜。
在上面的用于制造半導(dǎo)體器件的方法中，半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一柵極以及一擴(kuò)散層；執(zhí)行一熱處理；然后，一阻擋膜被形成。由于在該熱處理時，在該襯底的背面沒有形成阻擋膜，可以以高精度實施熱處理的溫度控制。
實施上面的熱處理是為了激活包含在柵極以及擴(kuò)散層中的雜質(zhì)。作為用于熱處理的方法，較好的是使用RTA(快速熱退火)，比如可以在短時間內(nèi)有效率地實施激活的燈退火等等。通常在采用RTA的熱處理中，襯底表面的溫度是保持在900到1100℃并且退火時間是大約10到60秒鐘；因此需要非常精確的溫度控制。在RTA時，如果在襯底的背面上有阻擋膜，那么由于在襯底材料和阻擋膜材料之間的熱傳導(dǎo)率或者比熱的差異，使得非常精確的溫度控制是難以做到的。然而，在用于制造半導(dǎo)體器件的本方法中，通過在熱處理之后實施阻擋膜形成，避免了上面的問題。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于制造一半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其包含步驟在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一柵極和一擴(kuò)散層，然后應(yīng)用一熱處理，在該柵極和該擴(kuò)散層上形成一隔離膜，然后在該隔離膜中形成達(dá)到該柵極以及/或者該擴(kuò)散層的一接觸插塞，在該半導(dǎo)體襯底的背面形成一阻擋膜，以及在該半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一銅基的金屬膜。
在制造一半導(dǎo)體器件的過程中，當(dāng)該襯底被移動或者經(jīng)受膜形成時，需要保持住半導(dǎo)體襯底。當(dāng)該襯底在背面靜態(tài)的充電時，不能滿意地保持住該襯底。此外，從支架上取出該襯底可能是困難的；因此，成為需要一個用于從該支架取出該襯底的特殊的操作，或者，在取出該襯底時該襯底也許被損壞。因此，理想的是最小化利用靜電的半導(dǎo)體襯底的背面的充電。
形成在半導(dǎo)體襯底(硅襯底)的背面的阻擋膜比如硅氧化物膜比硅襯底更容易地利用靜電充電。因此，阻擋膜形成的時間較好的是正好在銅基的金屬膜的形成步驟(這個步驟是在存在阻擋膜時必須執(zhí)行的)之前。
該用于制造半導(dǎo)體器件的方法形成接觸插塞的步驟。由于該接觸插塞是被形成器件區(qū)的附近，所以通常在該插塞中填充的金屬不是銅基的金屬而是鎢等。因此，在接觸插塞形成的步驟中，在半導(dǎo)體襯底的背面不需要阻擋膜，并且優(yōu)選的是在該步驟之后形成一個阻擋膜。從這樣的一個觀點出發(fā)，在本方法中，在接觸插塞的形成之后在襯底的背面形成一個阻擋膜。從而，當(dāng)該襯底是被移動或進(jìn)行膜(鎢膜)形成和后續(xù)的CMP時，在支架中襯底的保持或從支架上襯底的取出可以順利地實施。
在本方法中，接觸插塞的形成是按如下步驟實施的。首先，通過干蝕刻術(shù)在一隔離膜中形成達(dá)到柵極以及/或者以及/或者擴(kuò)散層的一接觸孔。接下來的，按照順序形成用Ti、TiN等制造的阻擋金屬膜和用鎢等制造的導(dǎo)電膜。然后，實施CMP以便除去該阻擋金屬膜和導(dǎo)電膜的不必要的部分以形成接觸插塞。
正如上面所描述，按照本發(fā)明，在銅基的金屬膜的形成之前，在晶片的背面形成一個阻擋膜，從而，可以阻止銅基的污染物的擴(kuò)散進(jìn)入襯底。結(jié)果，當(dāng)形成銅基的金屬膜或者銅配線上的凹槽時，不需要每次都清潔襯底的背面。該清除可以僅僅在曝光裝置或者膜形成裝置在中實施以防止交叉污染；并且生產(chǎn)步驟可以明顯的減少。此外，粘著到阻擋膜上的銅基的金屬污染物比粘到硅襯底上的銅基的金屬污染物更容易被除去，可以有效地消除與剩余污染物相關(guān)的問題。


圖1為示出本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的的步驟的部分的視圖。
圖2為示出本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖示圖。
圖3為示出本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖示圖。
圖4為示出用于制造半導(dǎo)體器件傳統(tǒng)的方法的步驟的剖示圖。
圖5為示出用于制造半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法的步驟的剖示圖。
圖6為示出用于制造半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法的步驟的剖示圖。
圖7為示出用于制造半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法的步驟的剖示圖。
圖8為示出本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖示圖。
圖9為示出本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體器件的方法的步驟的剖示圖。
在用于制造半導(dǎo)體器件的本方法中，銅基的金屬膜的形成可以通過在半導(dǎo)體襯底的主面上形成銅基的金屬膜實施，然后除去該膜不必要的部分。在膜形成和不必要部分去除兩個步驟中，銅基的金屬污染物粘附在該襯底的背面。在不必要部分去除的步驟中該附著是驚人的。根據(jù)本方法，由于一個阻擋膜被形成在該襯底的背面上，所以附著到該阻擋膜上的銅基金屬污染物不會擴(kuò)散進(jìn)入該襯底，因此可以防止器件特性的惡化和電流泄漏。
銅基的金屬膜的不必要的部分的除去較好的是采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)實施。作為顆粒狀花紋處理的部分采用的CMP易于用銅基的金屬膜制造的配線的形成，但是招致到襯底背面的銅基的金屬污染物的大量的附著并且引起高污染。因此，當(dāng)在傳統(tǒng)的技術(shù)中使用CMP時，需要非常精細(xì)的清除過程。此外，采用清除處理不能充分地除去由CMP產(chǎn)生的銅基的金屬污染物，而部分銅基的金屬污染物經(jīng)常擴(kuò)散進(jìn)入該襯底。在對比中，在本生產(chǎn)方法中，由于在襯底的背面形成一阻擋膜，所以粘著到該阻擋膜上的銅基的金屬污染物不擴(kuò)散進(jìn)入該襯底而上述問題可以被消除。
在本發(fā)明中銅金屬的形成步驟可以是一個步驟，即利用銅基的金屬材料施用一個鍍覆金屬處置，然后在300℃或者更高的的襯底溫度施用一退火處理以形成一個銅基的金屬膜。在銅基的金屬膜的形成中，主要地使用了濺射、CVD或鍍覆金屬。就這些而言，鍍覆金屬，特別是電解電鍍是有利的，即獲得好的覆蓋的范圍而該處理過程相對地簡單。當(dāng)鍍覆金屬被使用時，后續(xù)的退火必須在一個高溫度(300℃或是不比400℃高的較高溫度)進(jìn)行大約30到90分鐘以便生長構(gòu)成形成銅鍍覆金屬膜的顆粒。在此溫度的引起粘著到襯底的背面的銅基的金屬污染物擴(kuò)散進(jìn)入該襯底。然而，在本生產(chǎn)方法中，由于在襯底的背面形成一阻擋膜，所以粘著到該阻擋膜上的銅基的金屬污染物不擴(kuò)散進(jìn)入該襯底并且上面的問題被消除。
在本發(fā)明中，該阻擋膜是用這樣的一種材料制造的以致使在那里通過的銅基的金屬污染物的擴(kuò)散至少比通過硅襯底擴(kuò)散更困難的。例如，該材料是在300到600℃具有單晶硅的1/3或更小的銅擴(kuò)散系數(shù)的一種材料。具體地說，該阻擋膜首選的是一硅氧化物或一硅氮化物膜。這樣一種一膜可以防止銅基金屬污染物擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體襯底并且通過清除處理能夠容易地除去銅基金屬污染物。該阻擋膜可以是由Ta、TaN、TiN、SiN或SiON構(gòu)成的第一層膜和為硅氧化物膜的一第二層膜組成的復(fù)合膜，在其中第二層膜是設(shè)置在外面的。該第一層膜對銅基的金屬污染物有比第二層膜(硅氧化物膜)的更高的阻擋特性，因此，能有效地防止污染物擴(kuò)散進(jìn)入襯底。第二層膜設(shè)置在復(fù)合膜的外層是必要的。原因是如果第一層膜設(shè)置在外面，一種金屬比如被暴露的Ta、Ti等粘附在用于半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的裝置上并引起交叉污染；或者，一SiN膜或類似的膜被剝落引起灰塵污染。
當(dāng)該阻擋膜是用硅氧化物膜做成時，該膜較好的是通過CVD形成。因為與熱氧化比較，CVD有較高的步驟自由度。例如，當(dāng)熱氧化[它是一種高溫度(800℃或者更高)處理]被使用用于阻擋膜的形成時，該阻擋膜必須在形成柵極和擴(kuò)散層之前形成。然而按照這樣一個這樣一個操作順序，在柵極和擴(kuò)散層的形成之后實施熱處理的情況中，正如前面提到的那樣溫度控制是困難的。這個問題當(dāng)該熱處理是采用RTA(例如燈退火)實施時是明顯的。在該熱處理之后，當(dāng)用硅氧化物膜制造的該阻擋膜是采用CVD形成時這個問題可以被消除。
阻檔膜的厚度較好的是設(shè)置在30至500納米，更好一些是設(shè)置在80至200納米。30納米或更大一些的厚度可以滿意地防止銅基金屬污染物擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體襯底。500納米或更小的厚度可以最小化靜電對阻擋膜的充電，并能在襯底傳送或膜的形成中使支架中襯底的保持平穩(wěn)和從支架中流暢的取出襯底。當(dāng)阻擋膜是由Ta、TaN、TiN、SiN或SiON構(gòu)成的第一層膜和為硅氧化物膜的一第二層膜組成的復(fù)合膜時，總厚度較好的是在上述的范圍之內(nèi)，而且第一層膜的厚度較好的是10至200納米，更好一些是20至100納米。
在本方法中，當(dāng)在用于形成膜的一個裝置中在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成銅基金屬膜，然后將產(chǎn)生的襯底傳送到用于銅基金屬或其他金屬的處理的其他設(shè)備中時，形成在襯底上的阻擋膜的表面可以在上述傳送之前被清潔處理。這個清潔除理對防止由在該阻擋膜上的銅基的金屬污染物的附著引發(fā)的交叉污染到達(dá)在那上面沒有形成阻擋膜的其他晶片的背面來說是必需的。該阻擋膜表面的清潔除理較好的是使用一種清潔溶液進(jìn)行。該清除可以是干清潔，但是使用一種清除溶液的濕的清除可以有效的實現(xiàn)銅基的金屬污染物的去除。當(dāng)采用銅基的金屬膜的形成進(jìn)行銅基的金屬膜的形成和后續(xù)的該膜的不必要的部分的去除時，阻擋膜的清潔在除去該銅基金屬膜的不必要的部分之后實施的。
使用的清潔溶液可以是例如，稀氫氟酸或者稀氫氟酸和氫過氧化物水溶液的一種混合溶液，而且清潔溶液較好的是包含能夠與銅基的金屬污染物形成一種合成物的一種絡(luò)合試劑而且不包含氫氟酸的一種清潔溶液。當(dāng)稀氫氟酸等被使用時，發(fā)生阻擋膜的變薄，當(dāng)形成一種多層的配線時，可能需要阻擋膜的再形成。這是容易發(fā)生的，特別是當(dāng)該阻擋膜是一硅氧化物薄膜時。在對比中，當(dāng)使用包含能夠與銅基的金屬污染物形成絡(luò)合物的絡(luò)合試劑的一種清潔溶液作為該清潔溶液時，阻擋膜沒有變薄，而且在阻擋膜上剩余的銅基金屬污染物量的量可以被做的相當(dāng)?shù)男　＿@樣的一種絡(luò)合試劑的較好的例子是那些至少包含從三種化合物的分組中選擇的一種化合物，所述的三種化合物是由(a)一種聚氨基羧酸，(b)一種聚氨基羧酸類以外的羧酸以及(C)銨鹽基氟化物組成。采用這樣的一種絡(luò)合試劑，已經(jīng)粘附到襯底的背面上形成的阻擋膜上的金屬污染物在沒有蝕刻該阻擋膜的情況下可以有效地除去，并且防止金屬污染物的重新附著。
該聚氨基羧酸(a)是指在分子中具有多個氨基和多個羧基的一種羧酸，或者是一種它的鹽?？梢蕴岬降囊恍┗衔锉热缫叶匪囊宜?EDTA)，反式1，2環(huán)己二胺四乙酸(CyDTA)，次氮基三乙酸(NTA)，二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)，N-(2-羥乙基)乙二胺-N，N′，N′-三乙酸(EDTA-OH)類的；以及它們的鹽。當(dāng)一種鹽被使用時，該鹽較好是不會不利地影響半導(dǎo)體器件的性質(zhì)的一種，特別是一種無金屬的鹽比如銨鹽。使用的聚氨基羧酸的量較好的是1到1,000ppm。當(dāng)該量是太小的，沒有獲得足夠的螯合作用。當(dāng)該量是太大時，該化合物保持在襯底的表面上并且使該半導(dǎo)體器件的特性變差，或者為了處理使用絡(luò)合試劑需要大的花費(fèi)。
作為不包括聚氨基羧酸類的羧酸(b)，可以是例如草酸、檸檬酸、蘋果酸、馬來酸、琥珀酸、酒石酸、丙二酸和它們的鹽。當(dāng)一種鹽被使用時，該鹽較好是不會不利地影響半導(dǎo)體器件的性質(zhì)的一種，特別是一種無金屬的鹽比如銨鹽。使用的羧酸的量較好的是該清除溶液的0.05-5％。當(dāng)該量太小時，沒有獲得足夠的螯合作用。當(dāng)該量太大時，該化合物保持在襯底的表面上并使半導(dǎo)體器件的性能變差，或者需要用于處理使用的絡(luò)合試劑的大的花費(fèi)。
銨鹽氟化物(c)可以使用。使用的成分(C)的量較好的是該清除溶液的1到1000ppm。
在本發(fā)明中，當(dāng)使用包含聚氨基羧酸(a)和不包括聚氨基羧酸的羧酸(b)二者的絡(luò)合試劑時，可以獲得更高的除去金屬污染物的效果。這種原因不清楚，僅僅假設(shè)為是由于聚氨基羧酸和不包括聚氨基羧酸的羧酸在他們起作用的金屬污染物的種類上稍微不同。由于銅基的金屬薄膜的形成或CMP或銅基的金屬薄膜上絕緣膜的干蝕刻的結(jié)果產(chǎn)生的銅基的金屬污染物被認(rèn)為是多種化合物的混合。因此，當(dāng)使用包含聚氨基羧酸和不包括聚氨基羧酸的羧酸二者的一種清除溶液時，因為他們對不同的污染物有效，所以兩個成分補(bǔ)償?shù)仄鹱饔茫⑶野ǘ喾N的金屬混合的污染物可以被除去。當(dāng)該兩個成分(a)和(b)被使用時，每一成分使用正如前面所提到的相同的量。
在用于制造半導(dǎo)體器件的本方法中，尤其是包括形成接觸插塞的一個步驟的該方法，它能夠形成一蝕刻阻擋膜(例如一硅氮化物膜)或在接觸插塞形成的步驟和阻擋膜形成步驟之間的一層間隔離膜。例如，在接觸插塞形成之后能夠形成層間隔離膜，然后形成一個銅基的金屬膜。
這個銅基金屬膜可以是由一波紋處理或類似的處理形成。例如，在層間隔離膜的預(yù)先確定位置形成一凹痕；然后，一個銅基的金屬膜被形成以致于填充該凹痕；其后，銅基的金屬膜的不必要的部分被除去以便完成最后的銅基的金屬膜。銅基的金屬膜的不必要的部分的除去是按照CMP或類似方法實施的。例子1本發(fā)明是參照圖1到圖3描述的。
首先在硅襯底1的主表面上形成一器件隔離區(qū)21；然后，由多晶硅制成的一柵極被形成在相同的主表面上；其后，在該整個主表面離子植入BF3。順便說，用于柵極的材料可以是除多晶硅之外的一種硅化物，一種多硅化物或類似硅化物。從而，形成一雜質(zhì)擴(kuò)散層2。相繼的，在1000攝氏度下施加30秒鐘的燈退火處理以便激活包含在柵極和擴(kuò)散層2中的雜質(zhì)[圖1(b)]。然后，通過等離子體CVD，在所產(chǎn)生的襯底的整個主表面上形成一硅氧化物膜4，作為層間隔離膜[圖1(C)]。
接下來的，通過干蝕刻在硅氧化物膜4中形成達(dá)到雜質(zhì)擴(kuò)散層2的一接觸孔。更進(jìn)一步，按照這個順序，形成一個Ti/TiN薄膜6和一個鎢薄膜7。隨后，通過CMP將在該孔外部的Ti/TiN薄膜6和鎢薄膜7的不必要的部分除去以便形成一個鎢插塞。通過等離子體CVD在產(chǎn)生的襯底的整個主表面上形成一硅氮化物膜8[圖2(a)]。
接下來的，通過等離子體CVD，在該襯底的背表面上形成由SiO2構(gòu)成的一阻擋膜5(厚度50nm)，[圖2(b)]。
相繼的，通過等離子體CVD，在襯底的主表面上形成一硅氧化物膜9作為層間隔離膜。然后，按照兩階段實施干蝕刻術(shù)以便形式一用于配線的凹槽。在該第一階段，利用包含C4F8，Ar，O2和CO的混合氣體蝕刻硅氧化物薄膜9；在該第二階段，使用一CHF3基的氣體蝕刻該硅氮化物膜8。在該蝕刻完成之后，通過濺射在該產(chǎn)生的襯底的整個主表面上形成由Ti和TiN制成一阻擋金屬膜11(厚度20nm)。通過濺射在那上面形成一個籽金屬(銅)薄膜(未示出)以便在那上面形成銅鍍膜。該產(chǎn)生的襯底被沉浸在大約25攝氏度的水的硫酸銅溶液中，并且實施電解電鍍以形成銅鍍膜12。該鍍膜12在平面部分有大約900nm的厚度。然后，通過CMP將在該凹槽外部的Ti/TiN薄膜11和銅鍍膜12的不必要的部分除去以便形成一個銅配線。在CMP中，大量銅基的金屬污染物30(例如銅和銅化合物)粘附到半導(dǎo)體襯底的背面。這個狀態(tài)如圖2(c)所示。
相繼的，在半導(dǎo)體襯底的背面的氧化物膜5被清理干凈。為了防止在膜形成裝置中的交叉污染，在這個階段的清除處理是必需的，該交叉污染是該下一步的硅氧化物膜形成或硅氮化物膜形成中可以出現(xiàn)的。這里，“交叉污染”是指在晶片之間的污染，它是出現(xiàn)在例如當(dāng)附著到一晶片上的部分金屬污染物離開該晶片并且粘附到在其他晶片處理裝置中的其他晶片上，或者當(dāng)附著到晶片背面的部分金屬污染物通過晶片持物粘附到其他晶片上。在該清除處理中，使用0.3％(按重量計算)水醋漿草的酸溶液和10ppm的乙二胺四乙酸(EDTA)的混合物作為該清除溶液。該清除是通過將該襯底浸入該清除溶液中5分鐘實施的。然后，該襯底被沉浸在純凈的水中5分鐘用于清水。從而，該銅基的金屬污染物30大體上全部被除去[圖3(a)]。
接下來的，在那里是形成一層硅氮化物膜13，一層硅氧化物膜14，一層硅氮化物膜15和一硅氧化物膜16。然后通過一所謂的雙重的波紋處理工藝形成一通孔和一上部配線。即，利用掩膜的該孔和不同的蝕刻氣體實施多階段的蝕刻以形成具有一T形部分的凹槽；在這個凹槽里形成一Ti/TiN膜17和一銅鍍覆金屬膜18。然后，通過CMP將在該凹槽外部的Ti/TiN薄膜17和銅鍍膜18的不必要的部分除去以便形成一個上層配線。在這個CMP，大量的金屬污染物(例如銅和銅化合物)(未示出)附著在半導(dǎo)體襯底的背面。因此，與在圖3(a)的步驟同樣的方式，在該半導(dǎo)體襯底背面的該氧化物膜5被清除。即，使用0.3％(按重量計算)的草酸溶液和10ppm的乙二胺四乙酸(EDTA)的化合物作為該清除溶液。該襯底被沉浸在清除溶液中5分鐘；然后，該襯底被沉浸在純凈的水中5分鐘用于漂凈，從而，金屬污染物實質(zhì)上全部被除去。這個狀態(tài)如圖3(b)所示。
然后，通過CMP或類似方法除去半導(dǎo)體襯底背面的阻擋膜5以完成半導(dǎo)體器件。在本例子中，阻擋膜5被除去；然而，能夠合并具有阻擋膜的一器件到一封殼內(nèi)。
在本例子中，該襯底背面的清除只有在銅配線形成中實施CMP之后實施。在傳統(tǒng)的方法中，在用于在銅配線上凹槽形成的蝕刻步驟、后續(xù)拋光步驟(未示出)、銅鍍敷步驟等之后，清除也是必要的，使該總步驟復(fù)雜。更進(jìn)一步，甚至在清除之后，剩余的部分銅基的金屬污染物仍保留而引起各種的問題。根據(jù)本例子的方法，能夠減少制造步驟而且銅基的金屬污染物擴(kuò)散進(jìn)入襯底的問題可以被消除。例子2本例子是在接觸孔的形成之前實施由SiO2制成的阻擋膜的形成。下面參照圖8和9描述本例子。
首先，在硅襯底1的主表面上形成一器件隔離區(qū)21；然后，由多晶硅構(gòu)成的一柵極被形成在相同的主表面上；其后，在該整個主表面離子植入BF3[圖8(a)。從而，形成一雜質(zhì)擴(kuò)散層2。相繼的，在1000攝氏度下施加30秒鐘的燈退火處理以便激活包含在柵極和擴(kuò)散層2中的雜質(zhì)[圖8(b)]。然后，通過等離子體CVD，在所產(chǎn)生的襯底的整個主表面上形成一硅氧化物膜4，作為層間隔離膜[圖8(C)]。
接下來的，被等離子體CVD在該襯底的背面形成由SiO2構(gòu)成的一阻擋膜5(厚度50nm)[圖9(a)]。
相繼的，通過干蝕刻在硅氧化物膜4中形成達(dá)到雜質(zhì)擴(kuò)散層2的一接觸孔。更進(jìn)一步，按照這個順序，形成一個Ti/TiN薄膜6和一個鎢薄膜7；隨后，通過CMP將在該孔外部的Ti/TiN薄膜6和鎢膜7的不必要的部分除去以便形成一個鎢插塞。然后，通過等離子體CVD，在產(chǎn)生的襯底的主表面上形成一個硅氮化物薄膜8[圖9(b)]。
稍后的步驟是以如圖3(b)的和例子1的后面的步驟相同的方式實施，以完成一半導(dǎo)體器件。
在本例子中，同樣能夠減少制造步驟而且銅基的金屬污染物擴(kuò)散進(jìn)入襯底的問題可以被消除。例子3除了阻擋膜5的構(gòu)成有變化之外，半導(dǎo)體器件按照例子1中一樣的方式制造的。在本例子中，阻擋膜5是用圖2(b)的步驟如下形成的。首先；通過濺射在襯底的背面形成一Ta膜(厚度50nm)。然后，通過等離子體CVD形成一層SiO2膜(厚度50nm)。從而，形成由TaN/SiO2構(gòu)成的一層阻擋膜5(厚度100nm)。
在本發(fā)明中，阻擋膜5是以具有比SiO2膜更高的阻擋特性的復(fù)合膜的形式形成的。因此，銅基的金屬污染物進(jìn)入襯底的擴(kuò)散可以更有效的被防止。
本申請是基于日本的專利申請NO.平10-316324，它的內(nèi)容合并在此用于參考。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包含在半導(dǎo)體襯底背面形成一阻擋膜，然后在該半導(dǎo)體襯底的主面上形成一銅基的金屬膜。
2.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括步驟在襯底的主表面上形成一柵極和一擴(kuò)散層然后實施熱處理；在該半導(dǎo)體襯底的背面形成一阻擋膜；在該半導(dǎo)體襯底的主表面在一銅基的金屬膜。
3.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括步驟在一半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一柵極和一擴(kuò)散層，然后實施一熱處理，在該柵極和該擴(kuò)散層上形成一隔離膜，然后在該隔離膜中形成達(dá)到該柵極以及/或者該擴(kuò)散層的一接觸插塞，在該半導(dǎo)體襯底的背面形成一阻擋膜，在該半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一銅基的金屬膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是通過形成一銅基的金屬膜然后除去銅基的金屬膜的不必要的部分進(jìn)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是通過形成一銅基的金屬膜然后除去銅基的金屬膜的不必要的部分進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是通過形成一銅基的金屬膜然后除去銅基的金屬膜的不必要的部分進(jìn)行的。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該銅基的金屬膜的不必要部分的去除是采用化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該銅基的金屬膜的不必要部分的去除使用化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該銅基的金屬膜的不必要部分的去除使用化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行的。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是應(yīng)用采用銅基的金屬材料的一電鍍處理進(jìn)行的，然后利用保持在300℃或者更高的襯底溫度實施一退火處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是應(yīng)用采用銅基的金屬材料的一電鍍處理進(jìn)行的，然后利用保持在300℃或者更高的襯底溫度實施一退火處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于銅基的金屬膜的形成是應(yīng)用采用銅基的金屬材料的一電鍍處理進(jìn)行的，然后利用保持在300℃或者更高的襯底溫度實施一退火處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該阻擋膜是一硅氧化物膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求2的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該阻擋膜是一硅氧化物膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求3的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該阻擋膜是一硅氧化物膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于阻擋膜是由Ta、TaN、TiN、SiN或SiON制成的第一層膜和是硅氧化物膜的第二層膜的一復(fù)合膜組成，第二層膜設(shè)置在復(fù)合膜的外面。
17.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于阻擋膜是由Ta、TaN、TiN、SiN或SiON制成的第一層膜和是硅氧化物膜的第二層膜的一復(fù)合膜組成，第二層膜設(shè)置在復(fù)合膜的外面。
18.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于阻擋膜是由Ta、TaN、TiN、SiN或SiON制成的第一層膜和是硅氧化物膜的第二層膜的一復(fù)合膜組成，第二層膜設(shè)置在復(fù)合膜的外面。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
21.根據(jù)權(quán)利要求15的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求16的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
24.根據(jù)權(quán)利要求18的一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該硅氧化物膜是采用CVD形成的。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，在已經(jīng)形成銅基的金屬膜之后，用清除溶液清理阻擋膜的表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，在已經(jīng)形成銅基的金屬膜之后，用清除溶液清理阻擋膜的表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，在已經(jīng)形成銅基的金屬膜之后，用清除溶液清理阻擋膜的表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該清除溶液包含能夠與銅基的污染物形成絡(luò)合物的絡(luò)合試劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該清除溶液包含能夠與銅基的污染物形成絡(luò)合物的絡(luò)合試劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于該清除溶液包含能夠與銅基的污染物形成絡(luò)合物的絡(luò)合試劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于絡(luò)合試劑至少包含從三種化合物的一類中選擇的一種化合物，該三種化合物包括(a)聚氨基羧酸，(b)不包括聚氨基羧酸類的羧酸以及(C)銨鹽氟化物。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于絡(luò)合試劑至少包含從三種化合物的一類中選擇的一種化合物，該三種化合物包括(a)聚氨基羧酸，(b)不包括聚氨基羧酸類的羧酸以及(C)銨鹽氟化物。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于絡(luò)合試劑至少包含從三種化合物的一類中選擇的一種化合物，該三種化合物包括(a)聚氨基羧酸，(b)不包括聚氨基羧酸類的羧酸以及(C)銨鹽氟化物。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法,在半導(dǎo)體襯底的背面形成一阻擋膜5,例如硅氧化膜或類似膜。然后在半導(dǎo)體襯底的主表面上形成一銅基金屬膜。
文檔編號H01L21/768GK1253376SQ9912237
公開日2000年5月17日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月6日
發(fā)明者青木秀充 申請人:日本電氣株式會社