專利名稱：制造半導(dǎo)體裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種制造具有互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的方法，在該互連結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在具有其中形成了半導(dǎo)體裝置的襯底的上部分上形成了用于相互耦合元件的互連層時(shí)，在金屬互連上提供有包含鈦(Ti)或鉭(Ta)的難熔金屬層。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體裝置的集成度和操作速率的提高，需要降低互連電阻和互連電容。進(jìn)一步，在具有多層互連結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置中，采用鋁、銅等用作互連材料，并且在這種結(jié)構(gòu)中，通常提供了阻擋金屬層，用于防止金屬元素?cái)U(kuò)散至絕緣膜中。
日本特開公開No.2004-235344披露了一種方法，用于通過如下方法去除碳氟化合物，即，在等離子蝕刻工藝和灰化工藝之間利用有機(jī)化學(xué)溶液進(jìn)行處理，以便于在灰化工藝中禁止從抗蝕劑發(fā)出的氟或碳氟化合物的活性核素(species)的射出。
日本特開公開No.H10-154694披露了一種用于制造半導(dǎo)體集成電路裝置的方法，其包括抗復(fù)制過程，其中去除了第一光致抗蝕劑，該第一光致抗蝕劑采用了含有至少硅和銅之一的鋁薄膜形式，接著將第二光致抗蝕劑涂覆于該鋁膜上。
同時(shí)，當(dāng)在實(shí)際制造過程中出現(xiàn)了大量的半成品時(shí)，就會(huì)經(jīng)常增加操作之間的等待時(shí)間。在日本特開公開No.2004-235344中描述的制造過程中，在完成等離子蝕刻步驟之后直到下一灰化步驟開始，從用有機(jī)化學(xué)溶液進(jìn)行處理起，一些生產(chǎn)批次中的一些產(chǎn)品會(huì)在更長期間內(nèi)處于被放置的狀態(tài)。在這種情況下，由于長時(shí)間地暴露在具有水份的空氣中，因此布置在該通路底部的金屬氮化物膜的暴露部分被氧化。
在通路底部的金屬氮化物膜的暴露部分被氧化的情況下，在用例如鎢填充通孔以形成通路時(shí)，被施加了電壓的通路的阻抗(通路電阻)就可能會(huì)增加。結(jié)果，得到的半導(dǎo)體裝置的可靠性經(jīng)常會(huì)降低。
通常地，為了防止通路底部金屬氮化物膜的暴露部分被氧化，需要有一定的時(shí)問限制，該時(shí)間是從用有機(jī)化學(xué)溶劑進(jìn)行處理開始直到灰化工藝結(jié)束為止，以及需要各工藝之間的特定工藝控制，而這些都會(huì)導(dǎo)致降低生產(chǎn)率。
另一方面，也可以認(rèn)為，通過還原工藝可以將通路底部中的金屬氮化物膜表面上的氧化物膜恢復(fù)至初始狀態(tài)。不過，通路底部中金屬氮化物膜表面上的氧化物膜處于所謂的“生銹”狀態(tài)，并且表面中的不均勻程度受到如下因素的影響(1)生產(chǎn)線上空氣中的含水量；(2)互連中積累的電荷量；(3)暴露部分中氟化鈦(下文中一般稱為“TiF”)以及鈦氟氧化物(下文中一般稱為“TiOF”)的量，等等，并且不均勻的形式是多種多樣的，高度的不均勻經(jīng)常會(huì)提供形成在其中的完整的腔。很難將氧化鈦恢復(fù)至被氧化之前的包括鈦層幾何圖案的鈦(Ti)的初始狀態(tài)。更具體地，需要防止通路底部被氧化，以改進(jìn)該半導(dǎo)體裝置的可靠性。
本發(fā)明就是建立在這些技術(shù)問題基礎(chǔ)之上的，并且本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種方法，該方法能夠消除對(duì)于時(shí)間上的某些限制，以及步驟之間對(duì)某些過程控制的需求，其中該時(shí)間是從用有機(jī)化學(xué)溶劑進(jìn)行處理開始直到用于形成通孔的蝕刻步驟之后的灰化工藝結(jié)束為止，并且能夠防止通路底部的金屬氮化物膜被氧化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括在襯底上形成金屬互連；在金屬互連的表面上形成含有鈦(Ti)或鉭(Ta)的難熔金屬層；形成絕緣中間層，用以覆蓋該難熔金屬層；用含有有機(jī)氟化物的蝕刻氣體有選擇地對(duì)絕緣中間層進(jìn)行蝕刻，以形成孔，在該孔中暴露出該難熔金屬層；通過有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)將碳氟化合物保留在難熔金屬層的表面上，該Ti或Ta的氟化物以及碳氟化合物是在蝕刻步驟期間生成的，并且出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部；以及對(duì)所述孔的內(nèi)部進(jìn)行等離子體處理，以去除該碳氟化合物。
根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體裝置的方法包括用有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)保留難熔金屬層表面上的碳氟化合物，該Ti或Ta的氟化物以及碳氟化合物是在蝕刻步驟期間生成的，并且出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部。這就導(dǎo)致去除了Ti或Ta的氟化物，從而提供了金屬互連的增強(qiáng)清潔度。進(jìn)一步，保留了顯示疏水性的碳氟化合物，使得吸水性得到了抑制，從而抑制了金屬互連被氧化。之后，碳氟化合物被去除，以允許獲得干凈的金屬互連，從而抑制了通路電阻的增加。
根據(jù)本發(fā)明，該金屬互連的清潔度得到加強(qiáng)，同時(shí)防止了金屬互連的氧化，使得金屬互連與耦合插塞之間的通路電阻的增加能夠被抑制。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明用于制造半導(dǎo)體裝置的方法涉及處理本發(fā)明的有機(jī)化學(xué)溶液，用以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)保留碳氟化合物，使得即使該裝置被放置在空氣中很長時(shí)間，TixOy或TaxOy的增長也能夠得到抑制，這就導(dǎo)致抑制了通路電阻的增加，從而避免得到的半導(dǎo)體裝置質(zhì)量的退化。


本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)，優(yōu)點(diǎn)和特征將會(huì)通過下面參照附圖對(duì)某些優(yōu)選實(shí)施例的說明而變得更加清晰，其中圖1A-1C示出了半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的方法的實(shí)施例，其中示出了用于在半導(dǎo)體襯底上形成通路的典型實(shí)施方式，而該半導(dǎo)體襯底具有金屬互連3，用作形成在其中的層間互連；圖2A-2D示出了半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的方法的實(shí)施例，其中示出了用于在半導(dǎo)體襯底上形成通路的典型實(shí)施方式，而該半導(dǎo)體襯底具有金屬互連3，用作形成在其中的層間互連；圖3示出了通路電阻的各個(gè)值的曲線圖，其中該通路電阻為時(shí)間(秒)的函數(shù)，用于以有機(jī)化學(xué)溶液處理；圖4示出了通路電阻的各個(gè)值的曲線圖，其中該通路電阻為晶片旋轉(zhuǎn)速率(rpm)的函數(shù)；以及圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶體管上應(yīng)用的互連層的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照說明性實(shí)施例來描述本發(fā)明。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到的是，通過使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)許多變化實(shí)施例，并且本發(fā)明并不僅限于用于說明目的的實(shí)施例。
下面將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體的方法的典型實(shí)施方式。在所有的附圖中，相同的數(shù)字被分配給在對(duì)本發(fā)明的描述以及對(duì)相關(guān)技術(shù)的描述中共同出現(xiàn)的元件，并且不會(huì)重復(fù)對(duì)其的詳細(xì)說明。
圖5示出了根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的示意圖。在圖5中，在硅襯底13的前表面中形成晶體管14。配置有接觸塞15，以便于與構(gòu)成該晶體管14的雜質(zhì)擴(kuò)散層16的上部分接觸，并且在接觸塞15的上表面上還形成了鋁(Al)互連17。Al互連19通過通路插塞18與Al互連17耦合。根據(jù)本實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法包括如下步驟(i)在襯底的上部分上形成金屬互連；(ii)在該金屬互連的表面上形成含有Ti或Ta的難熔金屬層；(iii)形成絕緣中間層，以便于覆蓋該難熔金屬層；(iv)用有機(jī)氟化物有選擇地對(duì)該絕緣中間層進(jìn)行蝕刻，以形成孔，其中在該孔中暴露出難熔金屬層；(v)用有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)保留其上的碳氟化合物，該Ti或Ta的氟化物以及碳氟化合物是在蝕刻步驟期間生成的，并且出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部；以及(vi)對(duì)所述孔的內(nèi)部進(jìn)行等離子體處理，以去除該碳氟化合物。
根據(jù)本實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法還包括(vii)在該孔中形成導(dǎo)電膜，以生成與該金屬互連相耦合的耦合插塞。下面將對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行說明。
如圖1A所述，在襯底1上形成絕緣中間層2，通過氮化鈦層在絕緣中間層2上形成包含鋁(Al)作為主要成分的金屬互連3(步驟(i))，并且接著，氮化鈦層4被淀積在其表面上(形成氮化鈦層的步驟，步驟(ii))。除了上述內(nèi)容以外，在該襯底1中預(yù)先形成各部件(未示出)。隨后，淀積絕緣中間層5，以便于覆蓋該氮化鈦層4(形成絕緣層的步驟，步驟(iii))。進(jìn)一步，在絕緣中間層5的表面上形成抗蝕劑6(形成抗蝕劑層的步驟)。這里，該金屬互連3額外包括(雖然未示出)阻擋金屬層，用于防止互連材料擴(kuò)散至絕緣中間層2中?？捎糜诮饘倩ミB的典型的金屬元素除了鋁以外，還包括貴金屬，例如銅等?？捎糜谧钃踅饘賹拥牡湫筒牧习ǖ?TiN，頂部)/鈦(Ti，底部)的化合物。
在步驟(ii)中采用的含有Ti或Ta的典型難熔金屬層除了包括TiN以外，還包括TiN/Ti，Ti，氮化鉭(TaN)，TaN/Ta以及Ta。
隨后，如圖1B所示，對(duì)該抗蝕劑6進(jìn)行構(gòu)圖，以形成開口區(qū)域7。繼續(xù)地，通過等離子體-蝕刻技術(shù)在正常干蝕刻條件下利用構(gòu)圖后的抗蝕劑6的剩余部分的掩模對(duì)該絕緣中間層5進(jìn)行處理，其中該干蝕刻條件包括例如在大約0℃-100℃下通過含有有機(jī)氟化物的蝕刻氣體采用平行板等離子體蝕刻器，并將在普通干蝕刻方法中通常采用的電功率電平施加到上部電極和下部電極，從而形成如圖1C中所示的孔8(蝕刻步驟，步驟(iv))。該蝕刻步驟被設(shè)計(jì)為當(dāng)暴露出TiN層4時(shí)，終止該步驟。
本發(fā)明中使用的典型有機(jī)氟化物可以包括用CnF2n+2(n為整數(shù))表示的化合物。這種碳氟化合物的例子可以包括八氟化三碳(C3F8)，四氟化碳(CF4)等。在本實(shí)施例中，可以采用CF4。
這時(shí)，由碳(C)，氟(F)，鈦(Ti)以及氧(O)形成的改變層10就取決于在用作通路底部的TiN層4上的暴露部分9。
隨后，通過有機(jī)化學(xué)溶液對(duì)該改變層10進(jìn)行處理(步驟(v))。在該步驟中，通過使用例如涂層機(jī)來將有機(jī)化學(xué)溶液(例如，稀釋劑)滴落在晶片的表面上，同時(shí)旋轉(zhuǎn)該晶片。在滴落該有機(jī)化學(xué)溶液之后，以每分鐘3000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速(rpm)旋轉(zhuǎn)該晶片，用于使該化學(xué)溶液從晶片的表面上抖落。對(duì)該步驟進(jìn)行適當(dāng)控制，以便于從該改變層10上去掉氟化鈦(TiF)或者氧氟化鈦(TiOF)，并留下CxFy淀積物(下文中，氟化鈦一般被稱為“TiF”，并且氧氟化鈦一般被稱為“TiOF”)?？梢赃m當(dāng)?shù)剡x擇用有機(jī)化學(xué)溶液處理所需的時(shí)間以及晶片的轉(zhuǎn)速，使得根據(jù)圖3和4的曲線圖抑制通路電阻的增加。
隨后，在高溫下進(jìn)行等離子體處理(步驟(vi))。這里，通過將氧氣導(dǎo)入到例如200℃或更高襯底溫度的腔室內(nèi)30秒或更長時(shí)間，從而持續(xù)該等離子體處理。當(dāng)采用平行板等離子體蝕刻器時(shí)，通過將任意電功率施加于上部電極以及將例如500瓦特或更高的電功率施加于下部電極來進(jìn)行等離子體處理。
這樣，通過高溫等離子體執(zhí)行剝離步驟，使得氧基的反應(yīng)性增加，從而允許去除該CxFy淀積物和抗蝕劑(圖2A)。
進(jìn)一步，額外地，還通過來自預(yù)定紫外線放射源的照射進(jìn)行紫外線處理，使得能夠?qū)崿F(xiàn)從金屬互連3去除靜電，其在蝕刻步驟之后易于被正性充電(圖2B和2C)，從而降低在這一階段該改變層的形成和增長。
按照這種方式形成通孔之后，將氮化鈦等淀積在通路中，從而形成如圖2D中所示的TiN層11，接著執(zhí)行形成通路的步驟，以形成通路。進(jìn)一步，用金屬(例如，鎢)填充該形成的通孔，從而形成通路插塞。
采用根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)而能夠得到的有益效果將在下文中描述。
在本實(shí)施例中，在蝕刻步驟之后用有機(jī)化學(xué)溶液處理允許將TiN膜4的暴露部分9中的改變層10變性為包含有不容易被氧化的暴露部分9的改變層12。這樣，即使該晶片被長期擱置直到下一步驟開始為止，也能夠防止該TiN層4的暴露部分9的氧化。更具體地，由于該通路底部被CxFy淀積物覆蓋，而其中直到該等離子體剝離操作結(jié)束為止(圖2B)，該CxFy淀積物都不容易被氧化，因此即使該裝置被放置在空氣中也不會(huì)造成氧化，因此能夠抑制通路電阻的增加，從而避免了該半導(dǎo)體裝置質(zhì)量的退化。
進(jìn)一步，在本實(shí)施例中，抑制通路底部中TixOy的生長消除了對(duì)于直到該等離子體剝離步驟為止對(duì)的某些時(shí)間限制的需求，該需求已經(jīng)被認(rèn)為是常規(guī)需求，以及消除了步驟之間進(jìn)行某一進(jìn)程控制的需求，這將在生產(chǎn)率方面帶來有益的改進(jìn)。
與上述該實(shí)施例相反地，雖然上述列出的日本特開公開No.2004-235344中描述的方法包括，出于抑制從灰化工藝中采用的抗蝕劑中生成氟化物或碳氟化物的活性核素的目的而去除碳氟化合物(參見’344的圖0018)，但是本發(fā)明者已經(jīng)確認(rèn)由于該CxFy淀積物并沒有被保留，由于將該晶片留在空氣中直到下一灰化工藝開始，因此該通路底部會(huì)被氧化。
日本特開公開No.H10-154694披露了一種用于制造半導(dǎo)體裝置的典型方法，包括用有機(jī)化學(xué)溶液處理的步驟，其就是用于制造半導(dǎo)體集成電路裝置的方法，其中該半導(dǎo)體集成電路裝置包括用于將第一光致抗蝕劑溶解到稀釋劑中的操作。該方法只允許稀釋該光致抗蝕劑而無法獲得根據(jù)本實(shí)施例的上述有益效果，這是因?yàn)楹茈y去除Ti的氟化物以及很難保留碳氟化合物，而這正是本實(shí)施例意欲實(shí)現(xiàn)的。
這里，將對(duì)本實(shí)施例的有機(jī)化學(xué)溶液進(jìn)行描述。本實(shí)施例中采用的有機(jī)化學(xué)溶液(也被稱為稀釋劑)在形成通路后顯示出如下性質(zhì)(1)能夠去除TiF或TiOF；(2)去除CxFy淀積物的速率低于去除TiF或TiOF的速率；以及(3)基本上不含水，使得能夠?qū)崿F(xiàn)不容易被氧化的、具有暴露TiN層4的暴露部分9的通路底部。
除了上面內(nèi)容以外，如果在較長的時(shí)間內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了利用化學(xué)有機(jī)溶液的處理，從而去除了所有的CxFy淀積物，則該暴露部分9就會(huì)與空氣中的水接觸，使得上述的有益效果喪失。很明顯，應(yīng)該事先通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等來確定用有機(jī)化學(xué)溶液處理的最優(yōu)時(shí)間。進(jìn)一步，由于(3)該稀釋劑本身基本上不含水，因此不會(huì)由于水的存在而導(dǎo)致氧化。
關(guān)于本實(shí)施例中采用的有機(jī)化學(xué)溶液，術(shù)語“基本上不含水”意味著有機(jī)化學(xué)溶液中的含水量不會(huì)引起Ti的氧化。水中有機(jī)化學(xué)溶液的溶解度(在25℃)優(yōu)選地等于或低于5克/100克水，并且更優(yōu)選地等于或低于3克/100克水。
本實(shí)施例中有機(jī)化學(xué)溶液的優(yōu)選例子包括丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或者醋酸丁酯等。這些有機(jī)化學(xué)溶液可以單獨(dú)使用，或者也可以以它們的組合物的形式使用。這種有機(jī)化學(xué)溶液的用途就是允許去除TiF或TiOF并保留CxFy淀積物。進(jìn)一步，由于該有機(jī)化學(xué)溶液基本上不含水，因此可以抑制該TiN層被氧化。
下面將描述通過水對(duì)暴露的TiN層進(jìn)行氧化從而形成氧化鈦(TixOy)的機(jī)理。
首先，當(dāng)暴露的TiN層4的暴露部分9被置于空氣中時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致Ti被氧化(生銹)的現(xiàn)象。這就相當(dāng)于如下現(xiàn)象當(dāng)鐵被放置在空氣中時(shí)也會(huì)生銹。
將在下面的化學(xué)方程式中顯示出該Ti被氧化(生銹)的階段。這里，為了簡化起見，氧化鈦被表示為TiO2。
Ti+4H2O→Ti(OH)4+ 2H2Ti(OH)4→TiO2+2H2O上述化學(xué)方程式示出了Ti與水(H2O)的反應(yīng)階段，其中一次生成氫氧化鈦(Ti(OH)4)，接著去除水以獲得氧化鈦(TiO2)。也就是說，需要有水(水分)來形成TixOy。
接著，另一個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)知識(shí)就是，如果Ti被正性充電，則的反應(yīng)速率就會(huì)無限增加。
Ti+4H2O→Ti(OH)+2H2也就是說，正電荷起到加速形成TixOy的作用。
由于通過將在蝕刻操作中正性充電的離子濺射到晶片的表面上來形成通孔，因此包括該TiN層4的整個(gè)互連3也被正性充電。這樣，由于在蝕刻步驟(圖1C)之后以及紫外線處理(用于通過照射來自紫外線光源的紫外線來進(jìn)行紫外線處理)(圖2C)之前，對(duì)整個(gè)互連3都進(jìn)行正性充電，因此可以認(rèn)為，該暴露的TiN層4的暴露部分9處于很容易被氧化的狀態(tài)下。
進(jìn)一步，下面將描述包含在通路底部的改變層中的TiF，TiOF，以及CxFy淀積的特性的另一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)知識(shí)。
首先，TiF和TiOF為親水化合物，并且用于從空氣中吸收水份。特別地，該TiF顯示出溶解性(一種吸收空氣中的水蒸汽的特性，并且與其溶解，生成水溶液)，并且因此很容易從空氣中吸收水，使得該TiF起到了加速TixOy的形成的作用。
相反，已知的是該CxFy淀積物為憎水性化合物。換句話說，該CxFy淀積物“厭惡”空氣中的水，并且用于抑制TixOy的形成。更具體地，該改變層的合適成分提供了不容易被氧化的暴露的TiN層4的暴露部分9，該成分含有少量的TiF和TiOF以及大量的CxFy淀積物。雖然上述的說明是涉及Ti做出的，但是可選擇地也可以采用Ta來代替Ti。
優(yōu)選實(shí)施例下面將描述優(yōu)選的各實(shí)施例。但并不意味著本發(fā)明僅限于下面的例子。
例1按照如下方式獲得晶片的處理時(shí)間和旋轉(zhuǎn)速率，用于從改變層10以及剩余的CxFy淀積物去除該TiF或TiOF。
圖3和圖4示出了通路電阻與用有機(jī)化學(xué)溶液處理的時(shí)間以及旋轉(zhuǎn)速率之間的關(guān)系。這些可以通過使用下面的條件來獲得。有機(jī)化學(xué)溶液PM稀釋劑(成分PGMEA，水溶解度1克/(100克水) (25℃))；絕緣中間層SiO2(氧化物膜)；蝕刻氣體CF4/O2/Ar的氣體混合物；金屬互連AlCu(含銅的鋁)；襯底大??；8英寸；以及難熔金屬層TiN。該實(shí)驗(yàn)過程如下在襯底上形成金屬互連，且在該金屬互連的表面上形成TiN層。在TiN層的表面上形成間層絕緣膜，并通過蝕刻氣體有選擇地進(jìn)行蝕刻以形成孔。通過使用旋涂法用有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除該Ti氟化物，而同時(shí)將碳氟化合物保留在TiN層的表面上，該Ti的氟化物以及碳氟化合物出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部。
之后，該孔受到等離子體處理，以去除該碳氟化合物，并且對(duì)該孔進(jìn)行填充以形成導(dǎo)電膜，并接著對(duì)該導(dǎo)電膜與該金屬互連之間的電阻進(jìn)行測(cè)量。
圖3的水平軸表示用有機(jī)化學(xué)溶液的處理時(shí)間(秒)，而縱軸表示通路電阻的相對(duì)值，其中處理時(shí)間為5秒時(shí)該通路電阻被標(biāo)準(zhǔn)化為1。圖4的水平軸表示旋轉(zhuǎn)速率(rpm)，而縱軸表示通路電阻的相對(duì)值，其中處理時(shí)間為500rpm時(shí)該通路電阻被標(biāo)準(zhǔn)化為1。在旋轉(zhuǎn)速率為0，500，1000和1500rpm的情況下，該通路電阻的相對(duì)值分別為1.9×108，1，4.5以及11.7。圖3示出了超過45秒的更長處理時(shí)間帶來的通路電阻的增加，這是由于CxFy淀積物消失了。
圖4示出了超過1000rpm的更高轉(zhuǎn)速帶來了通路電阻的增加。
本例子闡明了如下條件合適的轉(zhuǎn)速為500-1000rpm，并且合適的滴落質(zhì)量為大約100ml/min，并且優(yōu)選的滴落時(shí)間為1-45秒，以及更優(yōu)選地為1-17秒。在滴落該有機(jī)化學(xué)溶液之后，為了抖落晶片表面上的化學(xué)溶液，以3000rpm旋轉(zhuǎn)該晶片。
例2用PM稀釋劑(處理時(shí)間＝17秒)進(jìn)行處理前后，對(duì)通路底部中淀積部分的成份進(jìn)行測(cè)量，并通過X射線光電子光譜分析(XPS分析)進(jìn)行比較，并且在化合物比率中，TiF或TiOF降低了42％，而CxFy淀積物降低了29％。
例3對(duì)通過如下工藝條件獲得的通路插塞的通路電阻進(jìn)行評(píng)估。有機(jī)化學(xué)溶液PM稀釋劑(成分PGMEA，水溶解度1克/(100克水)(25℃))；絕緣中間層SiO2(氧化物膜)；蝕刻氣體CF4/O2/Ar的氣體混合物；金屬互連AlCu(含銅的鋁)；襯底大?。?英寸；以及難熔金屬層TiN。該實(shí)驗(yàn)過程如下在襯底上形成金屬互連，在該金屬互連的表面上形成TiN層。
在TiN層的表面上形成間層絕緣膜，并通過蝕刻氣體有選擇地進(jìn)行蝕刻以形成孔。通過使用旋涂法用有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除該Ti的氟化物，同時(shí)將碳氟化合物保留在該TiN層的表面上，該Ti氟化物以及碳氟化合物出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部。
之后，該孔受到等離子體處理，以去除該碳氟化合物，并且對(duì)該孔進(jìn)行填充以形成導(dǎo)電膜，并接著對(duì)該導(dǎo)電膜與該金屬互連之間的電阻進(jìn)行測(cè)量。
例4按照與例3類似的方式制造通路插塞，不同之處在于采用醋酸丁酯(水溶解度2.2克/(100克水))作為有機(jī)化學(xué)溶液。
比較例1按照與例3類似的方式制造通路插塞，不同之處在于沒有用有機(jī)化學(xué)溶液進(jìn)行處理。
比較例2按照與例3類似的方式制造通路插塞，不同之處在于采用含有二甲亞砜、羥胺以及水(范圍為15-25％)的剝離溶液替換例2的有機(jī)化學(xué)溶液。
比較例3按照與例3類似的方式制造通路插塞，不同之處在于采用含有二甲亞砜、氟化胺以及水(大約30％)的剝離溶液替換例2的有機(jī)化學(xué)溶液。
結(jié)果對(duì)于在例3和4，以及比較例1-3中獲得的晶片，測(cè)量每個(gè)晶片的晶片表面上112個(gè)點(diǎn)處的電阻并獲得平均電阻。通路電阻(平均電阻)的比較顯示出，在比較例1中得到的裝置的電阻為在例3和4中得到的裝置的電阻的8倍，在比較例2中得到的裝置的電阻為在例3和4中得到的裝置的電阻的4倍，以及在比較例3中得到的裝置的電阻為在例3和4中得到的裝置的阻抗電阻2倍。
很清楚的是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神的情況下進(jìn)行修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括在襯底上形成金屬互連；在所述金屬互連的表面上形成含有鈦(Ti)或鉭(Ta)的難熔金屬層；形成絕緣中間層，用以覆蓋所述難熔金屬層；用含有有機(jī)氟化物的蝕刻氣體有選擇地對(duì)所述絕緣中間層進(jìn)行蝕刻，從而形成孔，在該孔中暴露出所述難熔金屬層；用有機(jī)化學(xué)溶液來處理所述孔的內(nèi)部，以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)將碳氟化合物保留在所述難熔金屬層的表面上，所述Ti或Ta的氟化物以及所述碳氟化合物是在所述蝕刻步驟期間生成的、并且出現(xiàn)在所述孔的內(nèi)部；以及對(duì)所述孔的內(nèi)部進(jìn)行等離子體處理，以去除該碳氟化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，進(jìn)一步包括在所述孔中形成導(dǎo)電膜，以形成與所述金屬互連耦合的耦合插塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中所述難熔金屬層為含Ti層，所述有機(jī)化學(xué)溶液能夠去除Ti的氟化物，并且所述有機(jī)化學(xué)溶液去除碳氟化合物的速率比所述Ti的氟化物低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中所述有機(jī)化學(xué)溶液基本上不含水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中所述有機(jī)化學(xué)溶液為丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中所述有機(jī)化學(xué)溶液為醋酸丁酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，包括在襯底上形成金屬互連；在金屬互連的表面上形成含有鈦(Ti)或鉭(Ta)的難熔金屬層；形成絕緣中間層，用以覆蓋該難熔金屬層；用含有有機(jī)氟化物的蝕刻氣體有選擇地對(duì)絕緣層進(jìn)行蝕刻，以形成孔，在該孔中暴露出該難熔金屬層；通過有機(jī)化學(xué)溶液來處理該孔的內(nèi)部，以去除Ti或Ta的氟化物，同時(shí)將碳氟化合物保留在所述難熔金屬層的表面上，該Ti或Ta的氟化物以及碳氟化合物是在蝕刻步驟期間生成的，并且出現(xiàn)在該孔的內(nèi)部；以及對(duì)所述孔的內(nèi)部進(jìn)行等離子體處理，以去除該碳氟化合物。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101083225SQ20071010645
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者牛島浩斉 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司