專利名稱：半導體器件制作工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及到制造半導體器件的工藝，更確切地說是形成半導體器件中的隔離層和互連的工藝。
互連可使半導體器件的各個部分同其它部分電連接起來。不幸的是，制作互連的工藝通常會引入游離離子，使器件可靠性降低。諸如鈉、鋰、鉀、鈣和鎂的游離離子常常有兩個來源金屬腐蝕步驟和通常用來清除光抗蝕掩模層的有機溶劑。本技術領域熟練技術人員都知道，金屬腐蝕步驟中引入的游離離子只存在于隔離層或金屬腐蝕處理中形成的互連的暴露表面上。在清除光致抗蝕劑之后用去離子水迅速沖洗實際上應能清除暴露表面上的所有游離離子。但在清除光致抗蝕劑之后僅僅進行了去離子水沖洗的半導體器件仍然存在不能令人滿意的器件可靠性問題。
有機掩模層溶劑含有游離離子。如本發明書中所采用的，有機掩模層溶劑是一種能夠容易地清除有機掩模層(即光致抗蝕劑等)的化學藥品。有機掩模層溶劑的例子包括酮類(2-丙酮(丙酮)等)、脂族烴類(正庚烷等)、氨基堿金屬類(氫氧化四甲銨等)以及芳基烴類(甲苯、酚等)。非有機掩模層溶劑的例子包括醇類(甲醇、乙醇、2-丙醇(異丙醇)之類)以及甘醇類(甲二醇(亞甲基二醇)、1、2-乙二醇(乙二醇)、1，2-丙二醇等)。后者分子中一般至少有一個不多于10個碳原子的烴基團，其中的烴基團直接附著在碳原子上而不是作為芳基一部分的碳原子上(即不是酚)。雖然醇類和/或甘醇類可以與有機掩模層起反應，但其清除有機掩模層的速度一般都很低，以致醇類和/或甘醇類不能用作迅速清除有機掩模層的化學藥品。
金屬腐蝕步驟之后的光致抗蝕劑清除處理多采用有機掩模層溶劑本身或等離子灰化與有機掩模層溶劑的組合。很多市售有機溶劑的游離離子濃度為幾個ppm。也可購到游離離子濃度低達約10ppb的高純有機溶劑。但這些高純有機溶劑仍有可能將游離離子沾污引入半導體器件。有機溶劑的價格隨純度的增高而顯著地上升。
抗蝕劑回腐蝕的工藝過程，典型地如在等離子腐蝕步驟中，也可能將游離離子引入半導體器件中。總之，游離離子是不希望有的，其在半導體器件中的濃度水平應保持盡可能低。
本發明包括一種制作半導體器件的工藝。本發明的工藝可包括下列步驟在半導體襯底上制作一個第一隔離層;在第一隔離層上沉積一個含金屬的層;在含金屬層上形成圖形化的有機掩模層從而形成含金屬層的多個暴露部分;用含鹵化物的等離子腐蝕劑對含金屬層的暴露部分進行腐蝕以形成互連元件;用等離子氣體而不用有機掩模層溶劑除去圖形化的有機掩模層;用含氟的溶液腐蝕一部分第一隔離層;以及在互連元件上形成一個第二隔離層。腐蝕這部分第一隔離層的步驟至少將第一隔離層腐蝕掉100 ，即至少從第一隔離層清除75%的游離離子。腐蝕部分第一隔離層的步驟在腐蝕暴露部分步驟之后和在互連元件上形成任何層之前執行;而且本發明的工藝也可包含下列步驟在半導體襯底上形成一個第一隔離層，其中第一隔離層包括一個高點;在第一隔離層上制作一有機層;對有機層和高點同時進行腐蝕;用含氟溶液腐蝕部分第一隔離層;以及在腐蝕部分第一隔離層之后沖洗襯底。腐蝕部分第一隔離層的步驟至少將第一隔離層腐蝕掉100 ，即至少從第一隔離層清除掉75%的游離離子。腐蝕部分第一隔離層的步驟在同時腐蝕步驟之后和在第一隔離層上制作任一層或對包括第一隔離層在內的襯底進行退火之前執行。
從附圖及以下詳細描述中，本發明的其它特征和優點將顯示出來。
下面用舉例的方法來說明本發明，本發明不局限于附圖，附圖中類似的參考號表示相似的元件，其中

圖1包括根據本發明制作半導體器件實施例的工藝順序。
圖2是形成接觸窗口之后部分襯底的剖面圖。
圖3是形成接觸插塞之后的圖2中的襯底。
圖4是形成互連層和光致抗蝕劑構件之后的圖3中的襯底。
圖5是清除光致抗蝕劑構件之后的圖4中的襯底。
圖6是根據本發明在形成了互連后將部分第一隔離層腐蝕掉之后和在第一隔離層及互連上制作任一層之前的圖5中的襯底。
圖7是在圖6中的襯底上制作第二隔離層、通路插塞和互連之后的情況。
圖8是根據本發明從圖7中的襯底上腐蝕部分第二隔離層并形成鈍化之后的情況。
圖9是根據本發明制作互連并腐蝕部分第一隔離層之后的圖2中的襯底。
圖10是抗蝕劑回蝕步驟之前部分襯底的剖面圖。
圖11是抗蝕劑回蝕步驟中腐蝕部分有機層和第一隔離層之后的圖10中的襯底。
圖12是根據本發明在抗蝕劑回蝕步驟之后從圖11中的襯底上腐蝕掉部分第一隔離層的情況。
本發明的實施例可用來降低金屬腐蝕處理中或抗蝕劑回蝕處理步驟中引入到半導體器件中的游離離子沾污。游離離子沾污被認為是在等離子金屬腐蝕步驟和為等離子金屬腐蝕步驟而進行的有機掩模層溶劑處理中引入的。借助于在等離子金屬腐蝕步驟之后消除有機掩模層溶劑并腐蝕掉一些隔離層，可以顯著地降低金屬腐蝕處理中引入的游離離子沾污。在抗蝕劑回蝕處理過程中，在有機層和隔離層被同時腐蝕的任何時刻都可能引入游離離子。為了降低隔離層中的游離離子濃度，要腐蝕掉一部分隔離層。從下述實施例可更好地了解本發明。
互連實例圖1是用于形成半導體器件的一種處理程序。此處理程度包括下列步驟11，形成接觸或通路窗口;12，沉積互連層;13，形成光致抗蝕劑掩模層;14，選擇性腐蝕互連層;15，用灰化法(無有機掩模層溶劑)清除光致抗蝕劑掩模層;16，處理襯底;以及17，沉積隔離層。
圖2示出了部分半導體襯底20的剖面圖。在鄰近其主表面的部分襯底20上制作了場隔離區21、源區22和漏區23。位于源區22和漏區23之間并鄰近主表面的襯底區為溝道區26。柵極介電層24和柵電極25位于溝道區26和部分源區22及漏區23之上。側壁分隔區27位于鄰近柵極介電層24和柵電極25處，但分隔區27并不一定需要。第一層間隔離層28包括氧化硅、硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)之類，它位于襯底20之上并包括一個漏接觸窗口291和一個柵極接觸窗口292。第一隔離層28的厚度約為8000 ，但在其它實施例中可以是4000-20000 。采用常規的步驟來形成此工藝階段的器件。
如圖3所示，在漏接觸窗口291中制作漏接觸插塞31，柵接觸插塞32形成在柵接觸窗口292之中。接觸插塞31和32可以包括鎢、鈦、鉭，以及鎢、鈦或鉭的混合物或者它們的各種組合。
如圖4所示，在第一層間隔離層28和接觸插塞31及32上形成互連層41和光致抗蝕劑部件421及422。在其上未覆有光致抗蝕劑部件421和422的互連層41上，形成互連層41的暴露部分。互連層41是一含金屬層，且包括鋁、摻硅的鋁、摻銅的鋁、摻硅和銅的鋁、銅或銅合金。互連層41的厚度范圍為4000-50000 。在另外的實施例中，結合(glue)或勢壘層可以是互連層41的一部分，也可以位于互連層41的下方或上方。結合或勢壘層可包括氮化鈦、鈦鎢、或鈦鉭，其厚度范圍為100-3000 。此外，抗反射涂層可以是互連層41的一部分或位于41之上。抗反射涂層可包括硅層、氮化鈦、鈦鎢合金、或鈦鉭合金，其厚度范圍為50-2000 。該結合層、勢壘層和/或抗反射涂層(若存在三者中任何一個的話)都制作于形成光致抗蝕劑元件421和422之前。
如圖5所示，在等離子金屬腐蝕步驟中于等離子反應器中對互連層41的暴露部分(如圖4所示)進行腐蝕，以形成第一漏互連411和柵極互連412。等離子金屬腐蝕步驟可在單襯底或批量襯底反應器中，采用反應離子刻蝕(RIE)、或磁場增強型反應離子刻蝕(MERIE)、電子自旋共振(ECR)、感應耦合等離子方法(ICP)、或螺旋波(HW)等系統來執行。等離子金屬腐蝕步驟包括穿透(breakthrough)和穩定階段、主腐蝕階段、終止階段和過腐蝕階段。該工藝可采用帶有或不帶有諸如氟化碳、三氟甲烷、氮、氦或氬之類附加氣體的氯氣，如分子態氯、三氯化硼、四氯化碳或四氯化硅中的任何一種。也可選用溴化氫、三溴化硼或其它溴類氣體的溴基腐蝕氣體來代替氯氣。在等離子金屬腐蝕步驟的各階段中，形成一種含鹵素的等離子體(通常為一種含氯的等離子體)。等離子體中的離子對互連層41的暴露部分進行實際的腐蝕。
在等離子金屬腐蝕步驟的各個階段，典型的進行壓力范圍為15-40毫乇(204-544毫帕斯卡)，典型的射頻功率范圍為750-2500瓦(或表示為直流電壓范圍為-125至-300V)。穿透階段和主腐蝕階段的長度因互連層41的厚度和組分而改變。終止階段的長度要足以檢測出第一層間隔離層28上至少有部分互連層41已被清除。
過腐蝕階段對游離離子注入層間隔離層28有很大影響。這是由于層間隔離層28被暴露于等離子體離子的離子轟擊中并在等離子體中受到游離離子沾污物。由于腐蝕互連層41和光致抗蝕劑構件421和422以及預先腐蝕過的襯底帶有有機掩模層，游離離子沾污一般聚集在等離子反應器的內表面上。在等離子金屬腐蝕處理過程中，這些沾污物可被離化。采用批量反應器的過腐蝕階段的典型參數包括壓力不小于15毫乇(204毫帕斯卡)且不大于40毫乇(544毫帕斯卡)、射頻功率不小于1250瓦且不大于3000瓦、而直流偏壓不小于220伏且不大于300伏。過腐蝕階段的長度可以變化很大。此長度范圍可為終止步驟時間長度的50-500%，或表示為固定時間，其范圍為100-900秒。在其它實施例中，可采用單襯底反應器來進行等離子金屬腐蝕步驟。可執行等離子金屬腐蝕步驟其它的部分以防止在等離子金屬腐蝕步驟的過腐蝕階段之后被腐蝕。
等離子金屬腐蝕步驟之后，可至少采用一種常規等離子灰化技術清除光致抗蝕劑構件421和422。借助于等離子灰化步驟，將光致抗蝕劑元件421和422基本上清除掉。用有機掩模層溶劑不將光致抗蝕劑構件421和422全部地或部分地清除。圖5示出了工藝的這一點。
用去離子水(選項)沖洗第一層間隔離層28和互連411和412，并將其暴露于含氟的腐蝕溶液中，在暴露于腐蝕溶液之后再沖洗。腐蝕溶液一般包括氟化氫、氟化銨以及如1，2-乙二醇之類的載體溶劑。腐蝕液中氟化氫的重量百分比范圍為溶液的0.01-10%，氟化銨在溶液中的重量百分比為1.0-50.0%，而1，2-乙二醇構成溶液的其余部分。
在其它實施例中，可采用醇類或其它甘醇類。通常，醇類或甘醇類分子中每10個碳原子應至少有一個氫氧根，其中氫氧根直接附著在碳原子上而不是作為芳基一部分的碳原子上。而且，醇或甘醇應比水更粘稠。20℃時醇或甘醇的粘度一般至少為2厘泊。20℃時1，2-乙二醇的粘度約為20厘泊。腐蝕液和沖洗液的溫度保持在20-50℃范圍內。
在另一可替代的實施例中，氟化氫可用另外的氟化銨來代替。在其它可替代的實施例中，腐蝕液可包括去離子水和羧酸(如醋酸)。比之氟化氫，當采用醋酸時，腐蝕液的組分可以不同。在另一些實施例中，可包括一種表面活化劑以降低表面張力并改善溶液的潤濕性。這類潤濕劑通常包括全氟表面活化劑、線性烷基磺酸鹽或烷基苯磺酸鹽。對于這些實施例，腐蝕液組分的含量可與前述的不同。
溶液腐蝕步驟設計為把第一層間隔離層28腐蝕去100-900 ，更典型是200-500 。此腐蝕產生一個如圖6所示的“清潔的”第一層間隔離層68。可采用各種工藝因素的組合來制造這一清潔的第一層間隔離層68。這些組合的選擇理由是設備穩定、工藝穩定、第一層間隔離層28的清除速率的控制或清除速率在襯底表面上的均勻性。形成清潔的第一層間隔離層68的工藝安排的具體細節可能依賴于所用的設備。此工藝可在酸罩、酸相容的噴淋器或潭狀處理器(puddle processing tool)中進行。所有這些設備在本技術領域都是熟知的，此處簡單敘述一下酸相容噴淋器和潭狀處理器。酸相容噴淋器除了已改進為可以使用酸之外，均與放置沖洗干燥器(SRD)相似。潭狀處理器除了襯底被送過至少一個化學藥品“潭(puddle)”之外，是與用來在襯底上涂覆光致抗蝕劑的軌道相似的設備。襯底處于潭中時一般都在旋轉。
對每種設備，產生所需結果(如去除層間隔離層的厚度和均勻性)的工藝因素是可變的。對于酸罩工藝，暴露于腐蝕液的時間一般為60-120秒。此時可以搖動亦可不搖動襯底籃。對酸相容噴淋器或潭狀處理器方法，暴露于腐蝕液中的時間一般為45-120秒。在暴露過程中，襯底籃或襯底以每分鐘20-75轉的速度范圍旋轉。腐蝕液在每平方英寸20-50磅(約138-345千帕斯卡)范圍的壓力下以每分鐘0.5-2.5加侖(約1.9-9.5升/分)范圍的流速送入酸相容噴淋器或潭狀處理器。這些因素都影響腐蝕的均勻性，它們被設定在上述范圍內以根據不同的襯底尺寸和表面進行調整。腐蝕液的溫度對層間隔離層的清除速率有很大的影響，其典型值為20-30℃。
在一個實施例中，襯底的沖洗(暴露于腐蝕液之后)可包括中間溶劑沖洗和接著的去離子水沖洗。中間溶劑沖洗一般包括與腐蝕液所用相似類型的醇或甘醇。一例中間溶劑包括1，2-乙二醇。中間溶劑不一定要同腐蝕液所用的溶劑相同，故中間溶劑可包括2-丙醇、1，2丙二醇之類。在其它實施例中，中間溶劑可包括去離子水和/或羧酸(如醋酸等)。在另一實施例中，可包括表面活化劑以便改善中間溶劑的沾潤。
溶劑沖洗一般在20-90℃溫度范圍內進行。中間溶劑沖洗時間范圍為1-10分鐘。對于酸罩，此步驟可在過流槽或快速翻斗沖洗器中進行，可以搖動也可以不搖動。對于酸相容噴淋器或潭狀處理器，襯底籃或襯底以每分鐘25-100轉的速度范圍旋轉。對酸相容噴淋器和潭狀處理器，中間溶劑的送料壓力和流速一般大約與腐蝕液相同。中間溶劑沖洗之后接著進行去離子水沖洗。去離子水沖洗時轉速范圍為每分鐘25-300轉，送料壓力和流速一般與腐蝕液大致相同。
在其它實施例中，可包括額外的去離子水沖洗。例如，可快速翻斗沖洗器中用去離子水沖洗襯底，然后再在旋轉-沖洗-干燥循環中沖洗。
為使工序最大限度地緊湊，當采用酸相容噴淋器時，可在一個循環中順序對襯底執行含氟溶液腐蝕、中間溶劑沖洗、去離子水沖洗和干燥。這種工藝集成降低了循環時間和操作人員的處理。
如圖7所示，進一步的工序制作了第二層間隔離層71、通道插塞73和第二層互連75。第二層間隔離層71的組分可與已形成的第一層間隔離層28相同或不同。通常，第二層間隔離層71包括氧化物。雖然第二層間隔離層71圖示為平面化的，但在可替代的實施例中，第二層間隔離層71不一定要是平面化的。通路插塞73和第二層互連75的制作分別相似于接觸插塞31和32以及互連411和412的制作。
如圖8所示，在第二層互連75形成之后，對第二層間隔離層71進行加工以形成“清潔的”第二層間隔離層81。形成“清潔的”第二層間隔離層81的工序采用一種符合上述有關形成清潔的第一層間隔離層68的標準的工藝。形成清潔的第二隔離層的工藝可以與形成清潔的第一層間隔離層68的工藝相同，也可以不相同。如圖8所示，在清潔的第二層間隔離層81和第二層互連75之上形成一個鈍化層82(它是一個隔離層)以形成一個大體完成的器件。如果需要，可以制作其它的隔離層通路插塞、互連層和其它的電學連接。
圖9是另一個實施例的剖面圖。除了接觸插塞和互連的組合被互連91和92所代替之外，此實施例與圖5所示的實施例相似。故不需要接觸插塞。執行進一步的工序以制作基本完成的器件。按上述各圖描述的那樣進行酸罩或酸相容噴淋器或潭狀處理器工藝，以制作清潔的第一層間隔離層98。同互連91和92相似，通路插塞73和第二層互連75(圖7所示)可代之以單一的互連。
抗蝕劑回蝕舉例與在互連舉例中所描述的那些相類似的游離離子和其它的器件可靠性問題，在抗蝕劑回蝕處理中也可能發生。圖10是抗蝕劑回蝕(REB)工藝步驟之前，部分半導體襯底的剖面圖。場隔離區101、源區102、漏區103和溝道區106至少部分地位于襯底100之內。柵極介電層104和柵電極105位于溝道區106和部分源區102和漏區103之上。
薄膜晶體管位于一個場隔離區101之上并包括一個柵電極1071、一個柵極介電層1072和一個有源層1073。有源層1073與漏區103接觸。第一隔離層108位于薄膜晶體管和襯底100的其它部分之上，其組分相似于前面所述的第一隔離層28。第一隔離層108包括高點1081和低點1082。高點1081和低點1082的高程差可大于1μm。這一差別在以后各層的沉積或光刻步驟中可能引起問題。通常進行一個REB處理程序以減小這一差別。薄膜晶體管可用諸如金屬互連之類的另一種元件來代替。在各種情況下，第一隔離層108的高點1081和低點1082之間的高程差都太大而需要減小。諸如抗蝕劑層的有機層109位于第一隔離層108之上。
如圖11所示，執行REB步驟以至少去除部分有機層109和部分第一隔離層108。REB步驟同時腐蝕有機層109和第一隔離層108的這一階段對游離離子注入到第一隔離層108有很大影響。這是由于與前面所述的有關等離子金屬腐蝕步驟中過腐蝕階段相似的效應。當采用批量反應器時，REB步驟中同時腐蝕階段的典型參數為壓力不小于30毫乇(408毫帕斯卡)且不大于70毫乇(952毫帕斯卡)、射頻功率不小于800瓦且不大于1500瓦，而直流偏壓的范圍為-350伏到-500伏，且含氟氣體(如四氟化碳、三氟甲烷之類)和氧的氣流比率不小于一份含氟氣體對一份氧且不大于四份含氟氣體對一份氧。REB步驟的時間長度是高度可變的，其范圍為10-60分鐘。由于與上述等離子金屬腐蝕步驟的過腐蝕階段的相似的效應，反應器的清潔度對游離離子的注入有很大的影響。在一個可替代的實施例中，可采用單襯底反應器來執行REB步驟。
選擇REB腐蝕條件使第一隔離層108和有機層109的腐蝕速率大致相同。第一隔離層108的腐蝕速率應處于有機層109腐蝕速率的0.5-2.0倍的范圍以內。至少在REB步驟的一個階段中，第一隔離層108和有機層109二者要同時被腐蝕。可以認為，在REB步驟中只要第一隔離層108暴露出來，游離離子就會注入到第一隔離層108中，在REB步驟之后，部分有機層109和隔離層108出現在襯底100之上。在另一個實施例中，可改變第一隔離層108的厚度或REB腐蝕條件，以便全部清除有機層109并將第一隔離層108整平。執行REB步驟來使第一隔離層108的表面變得更平整，一般不在第一隔離層108中制作窗口(即沒有接觸或通路腐蝕步驟)。
借助于等離子灰化而不采用有機掩模層溶劑來清除任何殘留的有機層109。在一個替代的實施例中，部分有機層109可用有機掩模層溶劑本身或與等離子灰化步驟一起來清除。由于未暴露互連和其它層，故可使用有機掩模層溶劑。
用相似于前述有關互連舉例中第一層間隔離層28的方法，使第一隔離層被“凈化”，以形成如圖12所示的清潔的第一隔離層128，它相似于圖6中所見的清潔的第一層間隔離層68。清潔的第一隔離層128包括高點1281和低點1282。在另一個實施例中，該第一隔離層可在含有稀釋的含氟溶液(如50份去離子水對一份氫氟酸)的超聲波(megasonic)槽中凈化。不管所用的設備和藥品如何，形成清潔的第一隔離層128所需清除的第一隔離層的量應滿足前述有關清潔的第一隔離層68的準則。
高低點1281和1282之間的高程差小于REB步驟之前高點1081和低點1082之間高程差。此差值一般小于1μm，更具體地說是在100-3000 的范圍內。REB舉例中的凈化步驟一般在REB步驟之后和在第一隔離層108上制作任何其它層或對包括第一隔離層108在內的襯底進行退火或上述二者之前進行。
本發明的實施例有許多優點。借助于用腐蝕液對隔離層表面進行腐蝕，可基本上消除等離子金屬腐蝕步驟中注入到隔離層的游離離子。腐蝕至少從隔離層清除掉75%的游離離子，而且應該從隔離層清除掉至少所有游離離子的95%。
隔離層中游離離子的濃度的深度依賴于等離子金屬腐蝕參數，這些參數一般依賴于互連層的組分和厚度。若存在著任何結合(glue)或勢壘層，或者任何抗反射涂層，并要將它們腐蝕掉，則等離子金屬腐蝕步驟可在與不存在任一這種層時不同的參數下進行。不同的等離子金屬腐蝕參數可影響隔離層中游離離子的濃度和深度。就游離離子而言，等離子金屬腐蝕反應器的清潔度會影響其在隔離層中的濃度。
作為等離子腐蝕工藝的結果，消耗了含有游離離子的有機掩模層和其它聚合物膜，將游離離子釋放到等離子體中。在接連的等離子金屬腐蝕循環中，反應器中的游離離子含量不斷上升，引起更高濃度的游離離子注入暴露的隔離層，直至拆卸和清洗反應器內表面。由于這種積累，就需要步驟地拆卸和徹底地清洗反應器元件，從而損失處理時間。本發明的實施例顯著地降低了所要求的清洗的頻率，而且基本消除了僅僅為了降低等離子反應器中游離離子濃度而需要的清洗。
為了使游離離子達到降低的水平所需清除的隔離層的厚度范圍可借助于分析進行等離子金屬腐蝕步驟之后、溶液腐蝕隔離層之前和之后的隔離層的辦法來確定。這一分析可用二次離子質譜技術(SIMS)或等效的方法來進行，以決定隔離層中游離離子的濃度。此技術采用一次離子的一個高能束來將二次離子從固態樣品中濺射出來。給定質量的二次離子與電荷的比率則可描繪為濺射時間的函數。原始數據不一定要提供有關離子濃度作為深度的函數的信息。由于SIMS分析的高能效應，發生了離子穿過隔離層的運動，比之分析之前的離子位置，這就影響了深度分布中的離子位置。通過比較，深度分布的總積分的確提供了游離離子減少的信息。若在作SIMS深度分布輪廓圖之前通過溶液腐蝕隔離層清除了已知厚度的氧化物，則可由積分測定游離離子余下的部分以確定差值。對厚度小于100 的氧化物的腐蝕可引起隔離層中游離離子的減少小于75%。厚度大于900 的氧化物的腐蝕一般不引起游離離子濃度的進一步顯著降低，且可能引起其它與游離離子無關的問題。對于大多數降低游離離子的應用，在等離子金屬腐蝕步驟之后，用含氟溶液將隔離層腐蝕去200-500 。
在REB舉例中也有減少游離離子的優點。任何游離離子的減少一般都能改善器件可靠性。第一隔離層108中的游離離子量和深度取決于REB步驟中的腐蝕參數。借助于與上述類似的SIMS分析可確定清洗步驟中第一隔離層108要腐蝕掉多少。清除厚度小于100 的氧化物可使隔離層中游離離子的減少小于75%。清除厚度大于900 的氧化物一般不引起游離離子濃度的進一步明顯下降，并可能引起與游離離子無關的其它問題。對于大多數減少游離離子的應用，是在REB步驟之后用溶液將隔離層腐蝕腐蝕掉200-500 。
另一優點是不需要有機掩模層溶劑。這些有機掩模層溶劑中的很多種(特別是氨基堿金屬溶劑)都含有濃度至少為10ppb的游離離子。盡管此濃度低，但足以引起器件可靠性的問題。一般認為溶劑中的游離離子可附著于帶有一些殘留氯并能夠吸引游離離子從而增加器件中的游離離子濃度的暴露的互連表面。高的游離離子濃度會降低器件的性能和可靠性，這是人所共知的。
本發明實施例的其它優點包括基本上可完全清除不可灰化的殘留物以及互連層的損傷較少。殘留物的清除一般需要將其暴露于有機掩模層溶劑(如氨基堿金屬溶液)中以清除這些殘留物。由于暴露于有機掩模層溶劑，幾乎可以肯定游離離子會進入到器件中。與使結構分裂成較小部分的有機掩模層溶劑相反，腐蝕液使殘留物溶解。腐蝕液(上面實施例中所述的)使殘留物在互連上的附著力降低。有機掩模層溶劑會損傷互連，且此損傷可能包括由電解溶蝕引起的起坑和由晶粒清除引起的表面粗糙化。由于不采用有機掩模溶液，本發明的實施例對互連表面的損傷較小。
比之有機掩模層溶劑工藝，本發明的實施例所需要的工藝時間和每個循環所需的化學藥品都較小。上述實施例所用的化學藥品含有較少的粒子，引起的缺陷也就較小。這就使得在清洗工藝中可獲得器件性能和成品率的改善。金屬腐蝕之后的去離子水沖洗和化學溶劑清洗兩個分立的步驟可合并為一個設備循環，可減少處理和操作時間以及減少所需的設備。采用甘醇或醇類作為載體溶劑由于其粘度較腐蝕劑更高，因而是一個優點。這可起鈍化劑的作用以防止互連表面過多地暴露于腐蝕藥品，從而防止對互連的腐蝕和其它損傷。
在前面的詳細說明中已參照具體的實施例描述了本發明。但顯然可以做出各種改型和變化而不超越本發明權利要求所述的構思和范圍。因此，本說明書和附圖只是為了表述而不是作為對本發明的限制。
權利要求
1.一種制作半導體器件的工藝，其特征在于下列步驟在半導體襯底(20)上制作一個第一隔離層(28，71)；在第一隔離層(28、71)上沉積一個含金屬層(41)；在含金屬層上制作一個圖形化的有機掩模層(421、422)，從而形成含金屬層(41)的暴露部分；用含鹵化物的等離子腐蝕劑腐蝕含金屬層(41)的暴露部分以形成互連元件(411、412、75)；用等離子氣體而不用有機掩模層溶劑清除圖形化的有機掩模層(421、422)；用含氟化物的溶液腐蝕一部分第一隔離層(28、71)，在此步驟中至少腐蝕掉100 第一隔離層(68、81)；且該步驟在腐蝕暴露部分步驟之后和互連元件(411、412、75)上制作任何層之前進行；以及在互連元件上制作一個第二隔離層(71、82)。
2.一種制作半導體器件的工藝，其特征在于下列步驟在半導體襯底上制作一個第一隔離層(28、71);在第一隔離層(28、71)上沉積一個含金屬層(41);在含金屬層(41)上制作一個圖形化的有機掩模層(421、422)，從而形成含金屬層(41)的暴露部分;用含鹵化物的等離子腐蝕劑對含金屬層(41)的暴露部分進行腐蝕，以形成互連元件(411、412、75);用等離子氣體而不用有機掩模層溶劑清除圖形化的有機掩模層(421、422);用含氟化物的溶液腐蝕一部分第一隔離層(28、71)，在此步驟中至少將75%的游離離子從第一隔離層(68、81)中清除掉;且該步驟在腐蝕暴露部分之后和互連元件(411、412、75)上制作任何層之前進行;以及在互連元件(411、412、75)上制作一個第二隔離層(71、82)。
3.一種制作半導體器件的工藝，其特征在于下列步驟在半導體襯底(100)上制作一個第一隔離層(108)，其中第一隔離層(108)包括一個高點(1081);在第一隔離層(108)上制作一個有機層(109);同時腐蝕有機層(109)和高點(1081);用含氟化物的溶液腐蝕掉一部分第一隔離層(108)，在此步驟中至少腐蝕掉100A的第一隔離層(128);且該步驟在同時腐蝕步驟之后和下列一組中選出的一個步驟之前進行在第一隔離層(128)上形成任何層;及將包括第一隔離層(128)在內的襯底退火。
4.一種制作半導體器件的工藝，其特征在于下列步驟在半導體襯底(100)上制作一個第一隔離層(108)，其中第一隔離層(108)包括一個高點(1081);在第一隔離層(108)上制作一個有機層(109);同時腐蝕有機層(109)和高點(1081);用含氟化物的溶液腐蝕掉一部分第一隔離層(108)，在此步驟中至少從第一隔離層(128)中清除75%的游離離子;且該步驟在同時腐蝕步驟之后和從下列一組選出的一個步驟之前進行在第一隔離層(128)上形成任何層及對包括第一隔離層(128)在內的襯底進行退火。
全文摘要
本發明金屬腐蝕工藝消除了使用有機掩模層溶劑的必要性并在等離子金屬腐蝕步驟之后用腐蝕液對部分隔離層(68、81)進行腐蝕。此腐蝕液可包括乙二醇、氫氟酸和氟化銨。腐蝕液對隔離層(68、81)的腐蝕范圍為100—900。腐蝕至少消除掉隔離層(68、81)中游離離子的75％，而且應能清除游離離子的至少95％。此工藝可采用酸罩、酸相容噴淋器或潭狀處理器來完成。一種類似的工藝可以用于抗蝕劑回蝕工藝順序。
文檔編號H01L21/3213GK1111821SQ9510356
公開日1995年11月15日 申請日期1995年3月25日 優先權日1994年3月28日
發明者卡爾·E·莫茨, 杰弗里·G·卡登海德, 托馬斯·M·艾倫, 亞當·H·史蒂文斯 申請人:莫托羅拉公司