專利名稱：一種去除停止層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除停止層的方法，特別涉及一種在鑲嵌制作工藝流程中，去除位于接觸窗的銅內(nèi)連線表面上的蝕刻停止層的方法。
為了不使第一層金屬內(nèi)連線與第二層金屬內(nèi)連線直接接觸而發(fā)生短路，金屬內(nèi)連線間必須以絕緣層，也就是內(nèi)金屬介電層(IMD)加以隔離。通常連接上、下兩層金屬內(nèi)連線的方式主要是利用插塞，例如鎢插塞、鋁插塞等。
通常的金屬內(nèi)連線制作工藝流程主要是先以微影程序以及蝕刻技術(shù)定義出接觸通道，然后在接觸通道表面先形成一障蔽層，以增加后續(xù)填入的金屬層與溝槽的內(nèi)金屬介電層之間的附著力；之后，再以鎢回蝕刻法在溝槽內(nèi)填入金屬鎢，然后再于上述所形成的結(jié)構(gòu)表面沉積一隔離用的氮化鈦層；最后，再沉積一鋁銅合金于其表面，然后再以反應性離子蝕刻法加以定義，完成由鎢插栓所構(gòu)成，用來連接上、下金屬內(nèi)連線的雙溝槽連接通道。然而，隨著組件的線寬逐漸縮小，通常的金屬內(nèi)連線制作工藝流程已無法適用，鑲嵌式溝槽(Damascene)的出現(xiàn)便可克服通常金屬內(nèi)連線制作工藝流程的缺點。此外，在線寬尺寸低于0.25μm的半導體制作工藝流程必須使用導電性較佳的銅作為金屬內(nèi)連線的材料，以提供較低的線阻值以及較佳的EM性能。
為配合組件尺寸縮小化的發(fā)展以及提高組件的操作速度，具有低電阻常數(shù)和高電子遷移率的銅金屬，已逐漸被應用來作為金屬內(nèi)連線的材料。銅金屬的鑲嵌式內(nèi)連線技術(shù)不僅可達到內(nèi)連線的縮小化并減少RC延遲時間，同時也解決了金屬銅蝕刻不易的問題，因此已成為現(xiàn)今多重內(nèi)連線主要的發(fā)展趨勢。此制作工藝流程的特點主要是于一半導體基板上方形成一介電層，并借此定義出鑲嵌結(jié)構(gòu)。接著，再將金屬銅層覆蓋于介電層上，并且將鑲嵌結(jié)構(gòu)填滿。之后，再利用化學機械研磨法，將位在介電層上的多余銅層研磨去除，以完成一鑲嵌式的銅內(nèi)連線。
此外，為了配合減少RC延遲時間，該介電層材質(zhì)選用具有低介電常數(shù)的介電層以形成銅內(nèi)連線的鑲嵌結(jié)構(gòu)，也是當今銅內(nèi)連線技術(shù)發(fā)展的重要方向。
參閱

圖1-1至圖1-8，圖1-至圖1-8是通常的雙鑲嵌制作工藝流程中去除停止層的方法的示意圖。
參閱圖1-1，首先，提供一半導體基板101，半導體基板101上形成有一銅內(nèi)連線102。
參閱圖1-2，在此形成帶銅內(nèi)連線102的半導體基板101上形成一停止層103；其中，停止層103可以是氮化硅層或碳化硅層。
參閱圖1-3，在停止層103上依序形成一介電層104及圖案化光阻105a；其中，介電層104可以是氧化層，而且，介電層104的材質(zhì)是一種低介電系數(shù)材料，其介電系數(shù)小于2.5K。
參閱圖1-4，以圖案化光阻105a為罩幕，蝕刻介電層204以形成接觸窗110。并于去除圖案化光阻105a后，再次在介電層104上形成圖案化光阻105b。
參閱圖1-5，以圖案化光阻105b為罩幕，蝕刻介電層104以形成鑲嵌溝槽112，以氟碳氣體與氧氣(O2)或氮氣(N2)的混合氣體，來蝕刻停止層103，以去除停止層103來作為導通的通道；其中，氟碳氣體例如是四氟化碳(CF4)或三氟甲烷(CHF3)。
但是因為混合氣體會與銅內(nèi)連線層102作用而在接觸窗110的半導體基板101表面形成聚合物106，如銅的氧化物或銅的氟化物，聚合物106不導電，會影響銅內(nèi)連線102的導通。
參閱圖1-6，聚合物106不導電，會影響銅內(nèi)連線102導通，所以以溶劑將聚合物106去除。
參閱圖1-7，此時再以清洗液如去離子水(D.I.)將殘留的溶劑洗去。
參閱圖1-8，最后即形成具有暴露銅內(nèi)連線層102的接觸窗110的半導體基板101。
然而，因為低介電常數(shù)的半導體基板101對溶劑相當敏感，而導致介電常數(shù)變高；使用的溶劑越多，對半導體基板101的影響越大，如此即喪失使用低介電常數(shù)材料作為基板的意義。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種去除停止層的方法，包括下列步驟提供一半導體基板；在該半導體基板上依序形成一停止層及一具有接觸窗的介電層；以氫氣與氟碳氣體的混合氣體蝕刻該停止層；及以溶劑清洗該接觸窗的底部。
本發(fā)明還包括一以清洗液清洗底部的步驟；混合氣體的氫氣與氟碳氣體的流量比率大于10；氫氣與氟碳氣體的組成比率為15；即該混合氣體的組成比例為氫氣∶氟碳氣體＝300∶20；氟碳氣體為四氟化碳；也可為三氟甲烷；所說的停止層為氮化硅層；也可為碳化硅層；
所說的介電層的介電系數(shù)小于2.5K；其為一氧化層；所說的溶劑為含氟溶劑；所說的清洗液為去離子水。
進一步，本發(fā)明還提供一種去除停止層的方法，尤其適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板，該方法包括下列步驟在該半導體基板上形成一停止層；在該停止層上形成一具有接觸窗的介電層，其中該接觸窗位于該銅內(nèi)連線上方；以氫氣與氟碳氣體的混合氣體蝕刻該停止層；以溶劑清洗位于該接觸窗的該銅內(nèi)連線的表面；及以清洗液清洗該表面。
所說的混合氣體的氫氣與氟碳氣體的流量比率大于10；混合氣體的氫氣與氟碳氣體的比率為15；即混合氣體的組成比例為氫氣∶氟碳氣體＝300∶20；氟碳氣體為四氟化碳；也可為三氟甲烷；。
所說的停止層為氮化硅層；也可為碳化硅層；所說的介電層的介電系數(shù)小于2.5K；其為氧化層；所說的溶劑為含氟溶劑；所說的清洗液為去離子水。
通過本發(fā)明，可有效減少對半導體基板的介電常數(shù)的影響，進而降低溶劑的使用量及內(nèi)連線的損耗，更可確保內(nèi)連線的導通品質(zhì)。從而為半導體的制作工藝流程提供了一種新的工藝方法。
圖2-1至圖2-8是本發(fā)明的雙鑲嵌制作工藝流程中去除停止層的方法的示意圖。附圖標號說明
101~半導體基板；102~銅內(nèi)連線；103~停止層；104~介電層；105a~圖案化光阻； 105b~圖案化光阻；106~聚合物；110~接觸窗；112~鑲嵌溝槽； 201~半導體基板；202~銅內(nèi)連線； 203~停止層；204~介電層；205a~圖案化光阻；205b~圖案化光阻； 206~聚合物；210~接觸窗。
參閱圖2-1，首先，提供一半導體基板201，半導體基板201上形成有一銅內(nèi)連線202。
參閱圖2-2，在此形成有銅內(nèi)連線202的半導體基板201上形成一停止層203；其中，停止層203可以是氮化硅層或碳化硅層。
參閱圖2-3，在停止層203上依序形成一介電層204及圖案化光阻205a；其中，介電層204可以是氧化層，而且，介電層204的材料是一種低介電系數(shù)材料，其介電系數(shù)小于2.5K。
參閱圖2-4，以圖案化光阻205a為罩幕，蝕刻介電層204以形成接觸窗210。并于去除圖案化光阻205a后，再次在介電層204上形成圖案化光阻205b。
參閱圖2-5，以圖案化光阻205b為罩幕，蝕刻介電層204以形成鑲嵌溝槽212，并以一蝕刻氣體來蝕刻停止層203，以去除停止層203來作為導通的通道；其中，蝕刻氣體為氟碳氣體與氫氣(H2)的混合氣體，氟碳氣體例如是四氟化碳(CF4)或三氟甲烷(CHF3)。另外，在氫氣與氟碳氣體的混合氣體中，氫氣與氟碳氣體的流量比率須大于10，混合氣體的氫氣與氟碳氣體的組成比率約為15，例如氫氣(H2)∶四氟化碳(CF)＝300∶20為較佳的組成。
氫氣與氟碳氣體的混合氣體會與銅內(nèi)連線層202作用，但是在接觸窗210底部的半導體基板201的表面上所形成的聚合物206明顯較少，聚合物206變少了，對銅內(nèi)連線202的導通的影響亦會較小。
參閱圖2-6，以溶劑將聚合物206去除。
參閱圖2-7，接著，再以清洗液將殘留的溶劑洗去，以徹底清除表面上的殘留物；其中，清洗液可以是去離子水(D.I.)。
最后，參閱圖2-8，即形成具有暴露銅內(nèi)連線層202的接觸窗210的半導體基板201。
利用本發(fā)明所提供的去除停止層的方法來去除蝕刻停止層，會使銅內(nèi)連線表面所產(chǎn)生的聚合物厚度少于通常利用氟碳氣體與氧氣(CF4/O2)而產(chǎn)生的50厚度的聚合物，有效減少銅內(nèi)連線表面聚合物的形成，進而降低溶劑的使用量及銅內(nèi)連線的損耗，更可確保銅內(nèi)連線的導通質(zhì)量。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但并不是用來限定本發(fā)明，任何熟習此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本專利申請的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種去除停止層的方法，包括下列步驟提供一半導體基板；于該半導體基板上依序形成一停止層及一具有接觸窗的介電層；以氫氣與氟碳氣體的混合氣體蝕刻該停止層；及以溶劑清洗該接觸窗的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，還包括一以清洗液清洗底部的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的氫氣與氟碳氣體的流量比率大于10。
4.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的氫氣與氟碳氣體的組成比率為15。
5.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的組成比例為氫氣∶氟碳氣體＝300∶20。
6.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的氟碳氣體為四氟化碳。
7.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的氟碳氣體為三氟甲烷。
8.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的停止層為氮化硅層。
9.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的停止層為碳化硅層。
10.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的介電層的介電系數(shù)小于2.5K。
11.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的介電層為氧化層。
12.如權(quán)利要求1所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的溶劑為含氟溶劑。
13.如權(quán)利要求2所述的去除停止層的方法，其特征是，所述的清洗液為去離子水。
14.一種適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，包括下列步驟在該半導體基板上形成一停止層；在該停止層上形成一具有接觸窗的介電層，該接觸窗位于該銅內(nèi)連線上方；以氫氣與氟碳氣體的混合氣體蝕刻該停止層；以溶劑清洗接觸窗的該銅內(nèi)連線的表面；及以清洗液清洗該表面。
15.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的氫氣與氟碳氣體的流量比率大于10。
16.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的氫氣與氟碳氣體的比率為15。
17.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的混合氣體的組成比例為氫氣∶氟碳氣體＝300∶20。
18.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的氟碳氣體為四氟化碳。
19.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的氟碳氣體為三氟甲烷。
20.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的停止層為氮化硅層。
21.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的停止層為碳化硅層。
22.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的介電層的介電系數(shù)小于2.5K。
23.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的介電層為氧化層。
24.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的溶劑為含氟溶劑。
25.如權(quán)利要求14所述的適用于一具有銅內(nèi)連線的半導體基板的去除停止層的方法，其特征是，所述的清洗液為去離子水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種去除停止層的方法，首先，提供一半導體基板，并于半導體基板上依序形成一停止層及一具有接觸窗的介電層；接著，以氫氣與氟碳氣體的混合氣體蝕刻停止層；最后，以溶劑清洗接觸窗的底部?？捎行p少對半導體基板的介電常數(shù)的影響，進而降低溶劑的使用量及內(nèi)聯(lián)機的損耗，更可確保內(nèi)聯(lián)連線的導通品質(zhì)。
文檔編號H01L21/3065GK1438681SQ0210501
公開日2003年8月27日 申請日期2002年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月10日
發(fā)明者陳昭成, 傅健忠 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司