一种钨插塞与金属布线的制作方法技术

一种钨插塞和金属布线的制作方法，该制作方法通过在对光刻胶进行干法去胶工艺之后，使用水蒸气烘烤，以释放干法去胶工艺中积累在金属层和接触孔中的电荷，以此降低湿法去胶时，钨在酸液环境下引发的原电池反应，从而使得接触孔中钨插塞得以保留。因此大大提高了半导体器件的生产良率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种钨插塞和金属布线的制作方法，该制作方法通过在对光刻胶进行干法去胶工艺之后，使用水蒸气烘烤，以释放干法去胶工艺中积累在金属层和接触孔中的电荷，以此降低湿法去胶时，钨在酸液环境下引发的原电池反应，从而使得接触孔中钨插塞得以保留。因此大大提高了半导体器件的生产良率。【专利说明】
本专利技术涉及半导体制作工艺领域，具体地说，是。
技术介绍
近年来，由于半导体器件日益高度集成化，接触孔的尺寸趋于缩小。随着接触孔的尺寸缩小，使得在金属接触处理过程中，金属不能良好填充在接触孔内。因此，产生了接触电阻增大的问题。通常，具有高电导率的铝被广泛地用作金属接触处理中的金属。但是，尽管铝具有优异的电导率，但由于其台阶覆盖特性差，所以不能令人满意地填充于小尺寸的接触孔内。作为解决此问题的办法，首先用台阶覆盖特性优异的金属来填充接触孔内部，然后通过铝淀积和图形化工艺形成金属布线。因为钨具有优异的台阶覆盖特性，所以主要用来填充接触孔。钨是高熔点的耐热金属，具有与硅的优异热稳定性，具有较低的电阻率。图1A-1D是一种现有的半导体工艺制作得到的器件的剖面图，用以展示形成半导体器件的钨插塞(W plug)的传统方法。参见图1A，在硅衬底I的一部分上形成场氧化层2，在场氧化层2的一部分上形成导体层3。在包括场氧化层2和导体层3的硅底底I的整个结构上形成绝缘层4。采用接触孔掩模，通过光刻和腐蚀工艺，对绝缘层4的选择部位进行蚀刻，从而形成用于暴露导体层3的接触孔5。在上述说明之中，由于在硅衬底I上形成的场氧化层2和导体层3，绝缘层4的表面不是平坦的。参看图1B，在包括接触孔5在内的绝缘层4的整个结构上薄薄地形成阻挡金属层6。通过钨沉积工艺，在包括接触孔5在内的阻挡金属层6上厚厚地形成钨层8。通过厚厚地形成钨层8，用钨填充接触孔5的内部。参见图1C，通过各向异性蚀刻工艺，去除表面钨层8，直至阻挡金属层6暴露，因此形成钨插塞7，这相应于填充于接触孔5之内的钨层8。参见图1D，在钨插塞7形成之后，通过铝沉积和图形化工艺，形成与钨插塞7相连接的金属布线9。然而现有的工艺中，在对外层金属进行刻蚀形成金属布线9时，因黄光机台能力限制，晶片边缘的定位精度(Alignment Accurancy)会比晶片中心的差。这就会造成金属布线9末端不能很好的覆盖下层接触孔5，使下层接触孔5中的钨插塞7会暴露出来。当后段金属进行光刻胶去除时，所用到的酸性溶液，例如EKC270型溶剂会顺着金属的边界流入下层的金属通孔中与钨发生原电池反应。原电池反应中，较活泼的电极是负极(阳极)，较不活泼的电极是正极(阴极)。溶剂中某阳离子为阴极，得电子，发生还原反应，钨为阳极被腐蚀，失电子，发生氧化反应，造成该通孔中的钨丢失，如图2中圈线所示。这种通孔丢失会使半导体器件中的芯片电路断路造成芯片失效。因此，对于钨插塞和金属层的制作工艺，如何降低钨的缺失已经成为一个难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种半导体器件中钨插塞和金属布线的制作方法，通过工艺的改变，可以防止接触孔中的钨插塞由于原电池反应而被分解的问题。根据本专利技术的目的提出的，包括步骤:钨插塞制作工艺、金属布线制作工艺以及光刻胶去除工艺，所述钨插塞制作工艺是在半导体衬底上制作接触孔并填充形成钨插塞，所述金属布线制作工艺将所述接触孔通过金属布线覆盖，使得位于接触孔下方的半导体衬底与位于接触孔上方的该金属布线通过钨插塞相连接，所述光刻胶去除工艺是将残余在金属布线上的光刻胶去除，所述去除光刻胶工艺包括步骤:干法去胶，利用等离子体对光刻胶进行轰击；水蒸气烘烤，将上述干法去胶过程中积累在金属布线和接触孔中的电荷进行释放；湿法去胶，利用清洗液去除剩余光刻胶。优选的，所述水蒸汽烘烤采用干法去胶工艺中使用的等离子体反应腔体。优选的，所述水蒸汽烘烤采用100摄氏度以上的水蒸汽，烘烤时间为30秒至60秒。优选的，所述钨插塞制作工艺包括步骤:提供一半导体衬底；在所述半导体衬底上沉积第一介质层和第二介质层；在该第一介质层和第二介质层中形成接触孔；在该接触孔中沉积钨，形成钨插塞。优选的，所述第一介质层为低k材料或超低k材料。优选的，所述第二介质层为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一种。优选的，所述钨插塞制作工艺还包括步骤在接触孔形成以后，在该具有接触孔图形的衬底表面沉积一层阻挡层。优选的，所述阻挡层为钛和氮化钛的复合层。优选的，所述金属布线制作工艺包括步骤:在制作完钨插塞的半导体衬底上沉积一层金属层；在该金属层上旋涂一层光刻胶；对所述光刻胶进行图形化工艺，使该光刻胶形成金属布线所需的图形；以光刻胶上的图形为掩模，对金属层进行刻蚀，将光刻胶上的图形转移到金属层上，形成金属布线。优选的，所述金属层为铝、铜、银或镍中的一种。本专利技术提出的，通过在对光刻胶进行干法去胶工艺之后，使用水蒸气烘烤，以释放干法去胶工艺中积累在金属层和接触孔中的电荷，以此降低湿法去胶时，钨在酸液环境下引发的原电池反应，从而使得接触孔中钨插塞得以保留。因此大大提高了半导体器件的生产良率。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1A-1D是一种现有的钨插塞制作方法制得的器件剖面图；图2是钨插塞缺失的电子显微镜图；图3本专利技术制作钨插塞和金属布线的流程示意图。【具体实施方式】正如
技术介绍
中提到的，现有的金属层和钨插塞工艺中，在制作金属层时，由于工艺精度的问题，容易是金属层没能完全覆盖住接触孔，此时，在金属层后续的刻蚀工艺中，由于使用的湿法刻蚀中，存在能与钨插塞进行原电池反应的化学物质，容易使得接触孔中的钨插塞被反应分解，从而造成接触孔中钨缺失的问题，严重影响器件的品质。 申请人:针对上述问题，经过研究后发现，在金属层的刻蚀工艺中，由于在光刻胶的干法刻蚀过程中，会对金属层以及接触孔积累大量的电荷，而在后续湿法刻蚀过程中，引入酸液时，在上述大量电荷的作用下使得酸液中存在大量的阳离子。此时在一些金属层未能覆盖的接触孔上，酸液与接触孔中的钨接触，导致性质相对活泼的钨会在该酸液环境中大量的被氧化分解，最终使得这些没有被金属覆盖的接触孔形成空洞，对产品的电性能产生严重的负面影响。因此，本专利技术在上述研究结论的基础上，提出了一种能够降低在金属干法刻蚀过程中引入大量电荷的方法，使得后续湿法刻蚀过程中，酸液对钨的氧化能力减弱，从而使接触孔中的钨插塞得以保留。对于上述思路的一种具体做法是，对于金属层刻蚀工艺中，当光刻胶被干法刻蚀之后，加入一步水蒸汽烘烤的步骤，将原本积累在金属层中的电荷被释放，然后再进行湿法刻蚀，这样一来，就大大降低了刻蚀酸液中对钨的氧化性，使得钨能够保留在接触孔中不被反应。下面将通过具体的实施方式对本专利技术进行详细的描述。请参见图3，图3是本专利技术的金属布线和钨插塞制作方法的流程示意图。如图所示，本专利技术的方法包括步骤:S1:钨插塞制作工艺该工艺是在半导体衬底上制作接触孔并填充形成钨插塞，该步骤具体包括:首先提供一半导体衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨插塞与金属布线的制作方法，包括步骤：钨插塞制作工艺、金属布线制作工艺以及光刻胶去除工艺，所述钨插塞制作工艺是在半导体衬底上制作接触孔并填充形成钨插塞，所述金属布线制作工艺将所述接触孔通过金属布线覆盖，使得位于接触孔下方的半导体衬底与位于接触孔上方的该金属布线通过钨插塞相连接，所述光刻胶去除工艺是将残余在金属布线上的光刻胶去除，其特征在于：所述去除光刻胶工艺包括步骤：干法去胶，利用等离子体对光刻胶进行轰击；水蒸气烘烤，将上述干法去胶过程中积累在金属布线和接触孔中的电荷进行释放；湿法去胶，利用清洗液去除剩余光刻胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王者伟，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32