本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,尤其涉及一種提高集成電路可靠性的方法。
背景技術(shù):
金屬鎢(w)具有良好的導(dǎo)電性能,通過氣相沉積也具有良好的階梯覆蓋性,因而,在半導(dǎo)體集成電路的制造工藝中,常被用來做接觸插塞(contact)或連接插塞(via)的材料。通常,形成接觸插塞或連接插塞的工藝步驟如下:首先,通過光刻和刻蝕工藝蝕刻層間電介質(zhì)(inter-layerdielectric,ild)到互連導(dǎo)線或者半導(dǎo)體基材上,形成接觸孔或連接孔,該接觸孔和連接孔的底部露出電極或下層的互連導(dǎo)線;接著,在所述接觸孔和連接孔底部和側(cè)壁、ild表面沉積例如氮化鈦或者鈦等金屬阻擋層;然后,在所述金屬阻擋層上沉積金屬鎢,沉積的金屬鎢至少填滿所述接觸孔或連接孔;再接著,通過化學(xué)機械拋光(chemicalmechanicalpolishing,cmp)去除沉積在ild表面的金屬鎢和金屬阻擋層,僅保留所述接觸孔或連接孔中的金屬鎢和金屬阻擋層,形成接觸插塞或連接插塞。
通常在鎢cmp過程中,用于鎢cmp的拋光液的主要成分有磨料和氧化劑等,如圖1a所示,首先,新鮮的鎢層表面在氧化劑的作用下形成鈍化層,主要成分是鎢氧化物wox(包括wo3、wo2、w2o5),然后,鎢表面的鈍化層被磨料磨去,新鮮的鎢層表面在拋光液的作用下繼續(xù)被氧化以及機械研磨除去,反應(yīng)物被湍流的拋光液帶走,周而復(fù)始,完成鎢的cmp過程。在鎢cmp后,鎢插塞表面仍殘留有鎢氧化物wox,因此需要通過兩步板刷擦洗將其去除。
請參考圖1b,通常鎢cmp及之后的兩步板刷擦洗過程均在同一化學(xué)機械拋光設(shè)備平臺上完成,所述化學(xué)機械拋光設(shè)備包括拋光單元11和清潔單元12,拋光單元11和清潔單元12均包括軸對稱設(shè)置的左右兩側(cè)的結(jié)構(gòu),且拋光單元11和清潔單元12的對稱軸為同一個軸。具體地,拋光單元11包括軸對稱的右側(cè)拋光墊111和左側(cè)拋光墊112,清潔單元12包括右側(cè)第一清潔臂121、右側(cè)第二清潔臂122、左側(cè)第一清潔臂123和左側(cè)第二清潔臂124,且右側(cè)第一清潔臂121和左側(cè)第一清潔臂123呈軸對稱設(shè)置,右側(cè)第二清潔臂122和左側(cè)第二清潔臂124呈軸對稱設(shè)置,右側(cè)第一清潔臂121和左側(cè)第一清潔臂123安裝有相同的滾筒海綿板刷(rollersponge),右側(cè)第二清潔臂122和左側(cè)第二清潔臂124安裝有相同的鉛筆海綿板刷(pencilsponge)。鎢cmp后的兩步板刷擦洗具體為:第一步滾筒海綿板刷擦洗:即采用一種酸性環(huán)境的清潔劑對晶片表面進行滾筒海綿板刷擦洗,使鎢氧化物wox與該清潔劑反應(yīng),形成可溶性鎢鹽,第二步鉛筆海綿板刷擦洗:即采用去離子水對晶片表面進行鉛筆海綿板刷擦洗,將形成的可溶性鎢鹽除去。
之后通過晶片旋轉(zhuǎn)干燥后,在鎢插塞上表面繼續(xù)沉積層間介質(zhì)層或者金屬層,以制造互連金屬線或者鋁焊墊等。
在此需要說明的是,晶片表面在通過去離子水(diw)進行板刷擦洗時,如果機臺出現(xiàn)異常,可能會導(dǎo)致鉛筆海綿板刷上的去離子水噴嘴方向有些稍微的傾斜,就會導(dǎo)致有些去離子水噴到了晶片上,請參考圖1c,那么這些殘留的可溶性鎢鹽在晶片表面干燥后會形成水印(watermark)。請參考圖1d,后續(xù)在鎢插塞表面上形成金屬互連線層或者焊墊時,金屬互連線層或者焊墊之間的溝槽(即圖1d中的位置1)處的水印會在刻蝕金屬互連線層或者焊墊時,被刻蝕掉,因此對器件性能影響不大,而金屬互連線層或者焊墊下方覆蓋(即圖1d中的位置2)處的水印,會被保留,而造成器件漏電,甚至造成可靠性失效。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種提高集成電路可靠性的方法,能夠防止并且消除由于機臺異常而導(dǎo)致去離子水噴嘴方向傾斜最終導(dǎo)電插塞的化學(xué)機械拋光完整步驟后的晶片表面的水印,由此避免水印引起的集成電路漏電和可靠性失效。
為解決上述問題,本發(fā)明提出一種提高集成電路可靠性的方法,首先,在晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光完整步驟完成之后,對所述晶片表面進行沖洗,并在所述沖洗完成時待所述沖洗用的設(shè)備關(guān)閉后才轉(zhuǎn)移所述晶片;然后,待所述晶片的表面干燥后,在所述晶片的表面上繼續(xù)形成后續(xù)層。
進一步的,所述晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光完整步驟包括:所述晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光步驟以及所述拋光后的表面板刷擦洗步驟,所述板刷擦洗步驟包括:先使用滾筒海綿板刷對所述晶片表面進行擦洗,然后使用鉛筆海綿板刷對所述晶片表面進行擦洗。
進一步的,所述滾筒海綿板刷和鉛筆海綿板刷分別安裝在所述導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光步驟所使用的設(shè)備的不同清潔臂上,且所述設(shè)備的左右兩側(cè)均設(shè)置帶有滾筒海綿板刷和鉛筆海綿板刷的清潔臂。
進一步的,對所述晶片表面進行擦洗時,所述晶片旋轉(zhuǎn),所述滾筒海綿板刷和鉛筆海綿板刷分別在所述晶片表面上下移動和左右平移。
進一步的,對所述晶片表面進行沖洗時,采用的沖洗劑為去離子水,采用的沖洗設(shè)備為無清潔海綿板刷的噴嘴,所述噴嘴位于所述晶片表面上方,能夠在晶片表面上方平移。
進一步的,所述去離子水的水壓為1mpa~5mpa。
進一步的,對所述晶片表面進行沖洗的時間為10s~50s。
進一步的,待所述晶片的表面干燥后,在所述晶片的表面上繼續(xù)形成后續(xù)層的步驟包括:
在所述晶片的表面上沉積金屬層,并通過光刻和刻蝕去除部分金屬層,剩余的金屬層的下表面接觸所述導(dǎo)電插塞的上表面,且所述剩余的金屬層為焊墊或者互連金屬線;
在所述晶片和剩余的金屬層表面上形成介質(zhì)層,平坦化所述介質(zhì)層上表面。
進一步的,所述金屬層的材質(zhì)為鋁或銅。
進一步的,待所述晶片的表面干燥后,在所述晶片的表面上繼續(xù)形成后續(xù)層的步驟包括:
在所述晶片的表面上依次沉積刻蝕阻擋層和層間介質(zhì)層;
刻蝕所述層間介質(zhì)層和刻蝕阻擋層直至暴露出所述導(dǎo)電插塞的上表面,以形成溝槽;
在所述層間介質(zhì)層以及所述溝槽表面沉積金屬層,并平坦化所述金屬層上表面。
進一步的,所述刻蝕阻擋層的材質(zhì)包括氮化硅,所述層間介質(zhì)層的材質(zhì)包括氧化硅。
進一步的,所述導(dǎo)電插塞的材質(zhì)包括鎢,所述金屬層的材質(zhì)包括鎢。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
在晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光后的板刷擦洗過程完成之后,增加一道對所述晶片表面進行沖洗的工藝,并在所述沖洗完成時待所述沖洗用的設(shè)備關(guān)閉后才轉(zhuǎn)移所述晶片,能夠防止現(xiàn)有技術(shù)中由于板刷擦洗時去離子水噴嘴方向傾斜而導(dǎo)致去離子水濺射到晶片表面以及避免沖洗設(shè)備未關(guān)閉而導(dǎo)致轉(zhuǎn)移晶片時去離子水再次濺射到晶片表面的情況,從而消除最終導(dǎo)電插塞的化學(xué)機械拋光后的晶片表面的水印,避免制得的集成電路漏電或者可靠性失效的問題。
附圖說明
圖1a和1b是現(xiàn)有技術(shù)中的鎢插塞化學(xué)機械拋光過程以及設(shè)備的示意圖;
圖1c是現(xiàn)有技術(shù)中的水印缺陷的形成示意圖;
圖1d是現(xiàn)有技術(shù)中的不同位置水印缺陷示意圖;
圖2是本發(fā)明具體實施例的晶片沖洗及設(shè)備的示意圖;
圖3是本發(fā)明實施例一的提高集成電路可靠性的方法流程圖;
圖4a至4c是本發(fā)明實施例一方法中的器件結(jié)構(gòu)剖面示意圖;
圖5是本發(fā)明實施例一與現(xiàn)有技術(shù)的可靠性測試結(jié)果對比圖;
圖6是本發(fā)明實施例二的提高集成電路可靠性的方法流程圖;
圖7a至圖7c是本發(fā)明實施例二方法中的器件結(jié)構(gòu)剖面示意圖;
圖8是現(xiàn)有的局部互連工藝中的水印缺陷處的透射電子顯微鏡圖;
圖9是本實施例二與現(xiàn)有技術(shù)的水印缺陷檢測對比圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明,然而,本發(fā)明可以用不同的形式實現(xiàn),不應(yīng)只是局限在所述的實施例。
本發(fā)明提出一種提高集成電路可靠性的方法,首先,在晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光完整步驟完成之后,對所述晶片表面進行沖洗(scrubclean),并在所述沖洗完成時待所述沖洗用的設(shè)備關(guān)閉后才轉(zhuǎn)移所述晶片;然后,待所述晶片的表面干燥后,在所述晶片的表面上繼續(xù)形成后續(xù)層。本發(fā)明的所述晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光完整步驟包括所述晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光步驟以及所述拋光后的表面板刷擦洗步驟,所述拋光步驟以及所述表面板刷擦洗步驟在同一化學(xué)機械拋光設(shè)備平臺上完成,例如圖1b所示的化學(xué)機械拋光設(shè)備,其同側(cè)的第一清潔臂上安裝滾筒海綿板刷,第二清潔臂上安裝有鉛筆海綿板刷,所述板刷擦洗步驟包括:先使用滾筒海綿板刷并采用酸溶液等清潔劑對所述晶片表面進行擦洗,以將晶片表面殘留的鎢氧化物溶解為可溶性鎢鹽;然后使用鉛筆海綿板刷對所述晶片表面進行擦洗,本步驟中采用去離子水來擦洗去除經(jīng)過滾筒海綿板刷擦洗所形成的可溶性鎢鹽,此時若鉛筆海綿板刷的去離子水噴嘴出現(xiàn)稍微的偏離就會使得鉛筆海綿板刷擦洗且干燥后的晶片表面出現(xiàn)水印狀缺陷,從而引起集成電路的漏電或者可靠性失效;而本發(fā)明中,在晶片的導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光以及兩步板刷擦洗步驟完成后,將晶片表面經(jīng)過一次去離子水沖洗工藝,請參考圖2、圖3和圖6,通過這道工藝我們可以將可能存在的水印狀缺陷去除,從而避免集成電路的漏電或者可靠性失效的存在。其中,請參考圖2,去離子水沖洗所使用的的設(shè)備是未安裝任何海綿板刷的噴嘴201(即無清潔海綿板刷的噴嘴),所述噴嘴位于所述晶片200表面上方,能夠在晶片200的表面上方平移,所述噴嘴噴出的去離子水的水壓為1mpa~5mpa,晶片在噴嘴下方旋轉(zhuǎn)而達到?jīng)_洗的目的,整個沖洗過程的耗時可以為10s~50s,即對所述晶片表面進行沖洗的時間為10s~50s,以在保證晶片沖洗效果的同時,保證整個集成電路制造的工時。當(dāng)沖洗工藝完成后,晶片會離開噴嘴,同時噴嘴會關(guān)閉,因此不會存在去離子水再次濺射到晶片表面上的情況。
本發(fā)明的提高集成電路可靠性的方法,可以應(yīng)用于任何具有導(dǎo)電插塞化學(xué)拋光步驟的集成電路制造工藝中,在任何一步的導(dǎo)電插塞化學(xué)拋光步驟后,都按照上述方法可以對拋光后的晶片表面進行沖洗,以此來解決導(dǎo)電插塞化學(xué)拋光工藝引起的集成電路器件漏電或者可靠性失效問題,例如本發(fā)明的方法應(yīng)用于焊墊工藝的鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光步驟后、多層金屬互連工藝中的鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光步驟后、多層金屬互連工藝中的銅插塞化學(xué)機械拋光步驟后以及局部互連工藝(localinterconnectprocess,即li)中的鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光步驟后。
下面以焊墊(或多層金屬互連工藝)工藝和局部互連工藝為例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)效果。
實施例一焊墊(或多層金屬互連工藝)工藝
現(xiàn)有技術(shù)中的鋁焊墊或鋁互連工藝流程為:鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)工藝→鋁沉積(aldep)→鋁墊刻蝕(aletch)→介質(zhì)層沉積(imddep,一般為氧化物oxide)→介質(zhì)層頂部平坦化(imdcmp)。請參考圖5,現(xiàn)有的鋁墊(或鋁互連工藝)工藝由于鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光后的晶片表面殘留的水印而造成的集成電路失效率較高。
請參考圖3,本實施例的提高集成電路可靠性的方法,用于鋁墊工藝或者多層金屬互連工藝中時,在鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)工藝的板刷擦洗步驟和鋁等金屬層沉積(aldep)步驟之間增加一沖洗步驟,可以有效擦除鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光后的晶片表面殘留的物質(zhì),避免晶片表面干燥后殘留水印而導(dǎo)致集成電路漏電或者可靠性降低的問題。具體包括:
s301導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)步驟,具體地,請參考圖4a,提供一半導(dǎo)體晶片,本步驟中提供的半導(dǎo)體晶片可以包含一基底400、以及一形成在基底400中并待與鎢插塞電接觸的電學(xué)結(jié)構(gòu)401,電學(xué)結(jié)構(gòu)401可以為銅互連雙鑲嵌結(jié)構(gòu)或者晶體管等器件的電極,當(dāng)電學(xué)結(jié)構(gòu)401為銅互聯(lián)雙鑲嵌結(jié)構(gòu)時,電學(xué)結(jié)構(gòu)400a形成于基底400表面的一介電層中,其包括有一下部接觸窗(via)結(jié)構(gòu)以及一上部溝渠結(jié)構(gòu),主要用來作為金屬內(nèi)連線的一部份;之后先在電學(xué)結(jié)構(gòu)401以及基底400表面上均勻沉積一介電層402,一般多使用二氧化硅作為介電層402的材料,然后利用光刻以及刻蝕工藝在介電層402內(nèi)形成一接觸孔,接觸孔對準(zhǔn)并暴露出電學(xué)結(jié)構(gòu)401頂部,以利后續(xù)填入的鎢插塞順利電連接電學(xué)結(jié)構(gòu)401;接著于接觸孔的底部及側(cè)壁表面、介電層402表面形成一氮化鉭(tan)和/或氮化鈦(tin)層(未圖示),一方面作為阻擋層之用,另一方面可提供后續(xù)制作的鎢插塞與介電層402間較佳的黏著性質(zhì);然后直接以化學(xué)氣相沉積法均勻沉積鎢等金屬層,將接觸孔填滿,最后進行一化學(xué)機械拋光制程(cmp),將金屬層頂部表面磨至與介電層402表面切齊,完成導(dǎo)電插塞403的制作,在本發(fā)明的其他實施例中,導(dǎo)電插塞403的材質(zhì)也可以替換為銅。
s302板刷擦洗(spongebrushclean)步驟,具體地,請參考圖1b,本步驟與步驟s301在同一化學(xué)拋光機臺上完成,步驟s301使用化學(xué)拋光機臺的拋光單元11的某個拋光墊實現(xiàn),步驟s302使用所述化學(xué)拋光機臺的清潔單元12中與所述拋光墊同側(cè)的兩個清潔臂,先使用第一清潔臂的滾筒海綿板刷并采用酸溶液等清潔劑對所述晶片表面進行擦洗,以將晶片表面殘留的鎢氧化物溶解為可溶性鎢鹽;然后使用第二清潔臂的鉛筆海綿板刷對所述晶片表面進行擦洗,本步驟中采用去離子水來擦洗去除經(jīng)過滾筒海綿板刷擦洗所形成的可溶性鎢鹽,此時若鉛筆海綿板刷的去離子水噴嘴出現(xiàn)稍微的偏離就會使得鉛筆海綿板刷擦洗且干燥后的晶片表面出現(xiàn)水印狀缺陷,從而引起集成電路的漏電或者可靠性失效。
s303沖洗(scrubclean)步驟,即對板刷擦洗步驟后的晶片表面進行沖洗,具體地,請參考圖2和圖4a,將完成板刷擦洗后的半導(dǎo)體晶片直接移動到?jīng)_洗(scrubclean)機臺上并置于沖洗噴嘴201下,該沖洗工藝采用去離子水,去離子水從噴嘴里面噴出,同時晶片在沖洗機臺上旋轉(zhuǎn)而達到?jīng)_洗的目的,其中,所述去離子水的水壓為1mpa~5mpa,整個沖洗過程的耗時可以為10s~50s,沖洗完成后,晶片表面會離開噴嘴下方,同時噴嘴會關(guān)閉,因此不會存在去離子水再次濺射到晶片表面上的情況,由此將晶片表面干燥后可能存在的水印狀缺陷預(yù)先去除,從而避免集成電路的漏電或者可靠性失效的存在。之后轉(zhuǎn)移出的晶片可在氬氣或氫氣等不與鎢反應(yīng)的氣體氛圍中自然晾干或者加熱烘干。
s304金屬層沉積(metaldep)步驟,具體地,請參考圖4b,通過化學(xué)氣相沉積工藝在介電層402表面以及導(dǎo)電插塞403表面上均勻沉積鋁或銅等金屬層404,用于形成焊墊或者金屬互連線。
s305金屬層光刻和刻蝕(metaletch)步驟,請繼續(xù)參考圖4b,通過光刻和刻蝕工藝,刻蝕所述金屬層404,以去除部分金屬層,剩余的金屬層404的下表面接觸所述導(dǎo)電插塞403的上表面,且所述剩余的金屬層404為焊墊或者互連金屬線;
s36介質(zhì)層沉積(imddep)步驟,具體地,請參考圖4c,在所述介電層402和剩余的金屬層404表面上形成介質(zhì)層405,用于焊墊的鈍化層或者該層互連金屬線與后一層互連金屬線之間的層間介質(zhì),介質(zhì)層405通常為氧化物。
s307介質(zhì)層頂部平坦化(imdcmp)步驟,具體地,參考圖4c,通過化學(xué)機械拋光法對所述介質(zhì)層405上表面進行頂部平坦化,當(dāng)剩余的金屬層404為焊墊或者最后一層互連金屬線時,介質(zhì)層405的厚度較薄,可以頂部平坦化所述介質(zhì)層405至暴露出剩余的金屬層404的上表面,而當(dāng)剩余的金屬層404為中間層的互連金屬線(例如第二層互連金屬線)時,介質(zhì)層405的厚度較厚,頂部平坦化所述介質(zhì)層405一定程度,以使得介質(zhì)層405還可以作為剩余的金屬層404與下一層互連金屬線之間的金屬層間介質(zhì)。
請參考圖5,本實施例的提高集成電路可靠性的方法,應(yīng)用于焊墊或多層金屬互連工藝時,與現(xiàn)有的焊墊或多層金屬互連工藝相比,在其他條件不變的情況下,僅僅在導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光步驟后增加沖洗步驟,就可以大大降低集成電路的失效率。
實施例二局部互連工藝
現(xiàn)有的局部互連工藝流程為:鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)工藝→刻蝕阻擋層沉積(pesindep)→層間介質(zhì)層沉積(oxidehdpdep)→層間介質(zhì)層刻蝕(lietch)→用于局部互連的金屬層沉積(liwdep)→用于局部互連的金屬層化學(xué)機械拋光(liwcmp)。請參考圖8,現(xiàn)有的局部互連工藝由于鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光后的晶片表面殘留的水印,大部分會在后續(xù)的層間介質(zhì)層刻蝕(lietch)步驟中被打開而除去,并形成空隙(void)801,但是空隙邊緣的水印仍會保留,而造成的集成電路的漏電或者可靠性失效。
請參考圖6,本發(fā)明的本實施例的提高集成電路可靠性的方法,用于局部互連工藝中時,在鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)工藝的板刷擦洗步驟和刻蝕阻擋層沉積(pesindep)步驟之間增加一沖洗步驟,可以有效去除鎢接觸插塞化學(xué)機械拋光后的晶片表面殘留的物質(zhì),避免晶片表面干燥后殘留水印而導(dǎo)致集成電路漏電或者可靠性降低的問題。具體包括:
s601導(dǎo)電插塞化學(xué)機械拋光(ctwcmp)步驟,具體地,請參考圖7a,提供一半導(dǎo)體晶片,本步驟中提供的半導(dǎo)體晶片可以包含一基底700、以及一形成在基底700中并待與鎢插塞電接觸的電學(xué)結(jié)構(gòu)701,電學(xué)結(jié)構(gòu)701可以為晶體管的源/漏極、二極管的電極、電阻、電容等;之后先在電學(xué)結(jié)構(gòu)701以及基底700表面上均勻沉積一介電層702,一般多使用二氧化硅作為介電層702的材料,然后利用光刻以及刻蝕工藝在介電層702內(nèi)形成一接觸孔,接觸孔對準(zhǔn)并暴露出電學(xué)結(jié)構(gòu)701頂部,以利后續(xù)填入的鎢插塞順利電連接電學(xué)結(jié)構(gòu)701;接著于接觸孔的底部及側(cè)壁表面、介電層702表面形成一氮化鉭(tan)和/或氮化鈦(tin)層(未圖示);然后直接以化學(xué)氣相沉積法均勻沉積鎢等金屬層,將接觸孔填滿,最后進行一化學(xué)機械拋光制程(cmp),將金屬層頂部表面磨至與介電層702表面切齊,完成導(dǎo)電插塞703的制作,在本發(fā)明的其他實施例中,導(dǎo)電插塞703的材質(zhì)也可以替換為銅。
s602板刷擦洗(spongebrushclean)步驟,具體地,請參考圖1b,本步驟與步驟s601在同一化學(xué)拋光機臺上完成,步驟s601使用化學(xué)拋光機臺的拋光單元11的某個拋光墊實現(xiàn),步驟s602使用所述化學(xué)拋光機臺的清潔單元12中與所述拋光墊同側(cè)的兩個清潔臂,先使用第一清潔臂的滾筒海綿板刷并采用酸溶液等清潔劑對所述晶片表面進行擦洗,以將晶片表面殘留的鎢氧化物溶解為可溶性鎢鹽;然后使用第二清潔臂的鉛筆海綿板刷對所述晶片表面進行擦洗,本步驟中采用去離子水來擦洗去除經(jīng)過滾筒海綿板刷擦洗所形成的可溶性鎢鹽,此時若鉛筆海綿板刷的去離子水噴嘴出現(xiàn)稍微的偏離就會使得鉛筆海綿板刷擦洗且干燥后的晶片表面出現(xiàn)水印狀缺陷,從而引起集成電路的漏電或者可靠性失效。
s603沖洗(scrubclean)步驟,即對板刷擦洗步驟后的晶片表面進行沖洗,具體地,請參考圖2和圖7a,將完成板刷擦洗后的半導(dǎo)體晶片直接移動到?jīng)_洗(scrubclean)機臺上并置于沖洗噴嘴201下,該沖洗工藝采用去離子水,去離子水從噴嘴里面噴出,同時晶片在沖洗機臺上旋轉(zhuǎn)而達到?jīng)_洗的目的,其中,所述去離子水的水壓為1mpa~5mpa,整個沖洗過程的耗時可以為10s~50s,沖洗完成后,晶片表面會離開噴嘴下方,同時噴嘴會關(guān)閉,因此不會存在去離子水再次濺射到晶片表面上的情況,由此將晶片表面干燥后可能存在的水印狀缺陷預(yù)先去除,從而避免集成電路的漏電或者可靠性失效的存在。之后轉(zhuǎn)移出的晶片可在氬氣或氫氣等不與鎢反應(yīng)的氣體氛圍中自然晾干或者加熱烘干。
s604刻蝕阻擋層沉積(pesindep)步驟,具體地,請參考圖7b,采用等離子增強化學(xué)氣相淀積(pecvd)工藝在干燥潔凈的半導(dǎo)體晶片表面先淀積一層氮化硅作為刻蝕阻擋層704。這層氮化硅將有源區(qū)以及鎢插塞保護起來,使之與隨后的淀積層隔絕。在本發(fā)明的其他實施例中,刻蝕阻擋層704還可以是氧化硅或者氮氧化硅。
s605層間介質(zhì)層沉積(oxidehdpdep)步驟,具體地,請繼續(xù)參考圖7b,采用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(hdpcvd)工藝在刻蝕阻擋層704表面沉積二氧化硅,并快速退火,得到更加平坦的表面,以作為層間介質(zhì)層705,其中,二氧化硅采用磷或硼輕摻雜,以提高其介電特性;然后利用化學(xué)機械拋光工藝對層間介質(zhì)層705進行頂部平坦化。
s606層間介質(zhì)層刻蝕(lietch)步驟,具體地,請參考圖7c,采用光刻和刻蝕工藝在層間介質(zhì)層705中制作出用于局部互連的溝槽,這些溝槽定義了局部互連金屬的路徑形式。此次對層間介質(zhì)層705的刻蝕需要一定的過刻蝕,刻蝕停止在半導(dǎo)體晶片表面,以使形成的溝槽暴露出底部的導(dǎo)電插塞703的頂部。
s607用于局部互連的金屬層沉積(liwdep)步驟,具體地,請繼續(xù)參考圖7c,首先,采用物理氣相沉積(pvd)工藝或者化學(xué)氣相沉積工藝在溝槽底部和側(cè)壁上形成粘附阻擋層706,該粘附阻擋層706可以為單層結(jié)構(gòu),也可以為復(fù)合層結(jié)構(gòu),其材質(zhì)包括鈦、鉭、氮化鈦及氮化鉭中的至少一種,該粘附阻擋層706一方面充當(dāng)了層間介質(zhì)層705與后續(xù)沉積的金屬層的粘合劑,另一方面能夠阻擋后續(xù)沉積的金屬層中的金屬向?qū)娱g介質(zhì)層705以及底部的半導(dǎo)體晶片中擴散。然后,采用物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝在粘附阻擋層706上繼續(xù)沉積鎢等金屬層707,沉積的鎢填滿局部互連的溝槽并覆蓋層間介質(zhì)層705表面。在本發(fā)明的其他實施例中,金屬層707的材質(zhì)可以替換為銅或鋁等。
s608用于局部互連的金屬層化學(xué)機械拋光(liwcmp)步驟,具體地,請繼續(xù)參考圖7c,采用化學(xué)機械拋光制程(cmp),將金屬層707頂部表面磨至與層間介質(zhì)層705表面切齊,從而完成整個局部互連工藝。
請參考圖9,本實施例的提高集成電路可靠性的方法,應(yīng)用于局部互連工藝時,與現(xiàn)有的局部互連工藝技術(shù)相比,在其他條件不變的情況下,能夠有效減少水印缺陷,進而有效解決因水印缺陷而導(dǎo)致的器件漏電和可靠性失效問題。
顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。