通过热处理和/或溶剂处理恢复多孔电介质k值制造技术

本发明专利技术涉及通过热处理和/或溶剂处理恢复多孔电介质k值，具体提供一种用于在多孔低k电介质层下的衬底上形成半导体设备的方法，其中，将特征形成在所述多孔低k电介质层中，且其中，使障碍层形成在所述多孔低k电介质层上。在特征中形成触点。将障碍层平面化。在触点上形成盖层，其中，形成所述盖层在所述多孔低k电介质层中提供金属和有机污染物。用第一湿法工艺从多孔低k电介质层去除金属污染物。用第二湿法工艺从多孔低k电介质层去除有机成分。

【技术实现步骤摘要】
通过热处理和/或溶剂处理恢复多孔电介质k值
本专利技术涉及在半导体晶片上形成半导体设备的方法。更具体而言，本专利技术涉及在低k电介质层中形成金属互连。
技术介绍
在形成半导体设备时，导电金属互连位于低k电介质层中。这可以通过将铜或者铜合金沉积至蚀刻至低k电介质层中的特征(feature)来完成。附加地，盖层可以位于导电金属互连上。然而，在形成这些盖的期间，电介质层可能会污染有金属和有机污染物。金属和有机污染物反过来可能会使k值增加至期望的水平之上。
技术实现思路
为了实现上述目的，并依据本专利技术的目的，提供了一种用于在多孔低k电介质层下的衬底上形成半导体设备的方法，其中，将特征形成在所述多孔低k电介质层中，且其中，使障碍层形成在所述多孔低k电介质层上。在特征中形成触点。将障碍层平面化。在触点上形成盖层，其中，形成所述盖层在所述多孔低k电介质层中提供金属和有机污染物。用第一湿法工艺从多孔低k电介质层去除金属污染物。用第二湿法工艺从多孔低k电介质层去除有机成分。在本专利技术的另一个表现中，提供了一种用于在多孔低k电介质层下的衬底上形成半导体设备的方法，其中，将特征形成在所述多孔低k电介质层中，且其中，使障碍层形成在所述多孔低k电介质层上。在特征中形成触点。将障碍层平面化。在所述触点上形成盖层以改善所述触点的可靠性，其中，形成所述盖层在所述多孔低k电介质层中提供金属和有机污染物。从多孔低k电介质层去除金属和有机污染物。本专利技术的这些和其他特征将在下面结合附图在本专利技术的具体实施方式中进一步具体说明。附图说明在附图中，以示例的方式，而非以限制的方式示出本专利技术，且在附图中，同样的参考标记指代类似的元件，其中：图1是本专利技术的实施方式的流程图。图2A-C是使用本专利技术的方法形成的构造的概要视图。图2D-F是使用本专利技术的方法去除污染物的概要视图。图3是基于k恢复处理的影响的ELD工艺的比较。具体实施方式现在参考如图所示的几个优选的实施方式，详细说明本专利技术。在下面的说明中，记载了大量具体细节，用来提供对本专利技术的彻底理解。然而，本领域的技术人员可知，可以不用一些或者所有这些具体细节来实践本专利技术。在其他实例中，没有详细说明公知的工艺步骤和/或构造，以防不必要地模糊本专利技术。在形成半导体设备时，诸如沟槽或者通孔之类的特征在低k电介质层中形成。附加地，诸如铜互连之类的金属互连在特征内形成。在一个示例中，为了防止铜中毒，诸如氮化钽/钽(TaN/Ta)之类的障碍层位于低k电介质层与铜互连之间。此外，形成有铜触点。在一个示例中，铜/铜合金种子层形成在障碍层上。该种子层用于电镀以生成铜触点。一旦形成了铜触点，铜层和障碍层被平面化，以暴露电介质层。此外，盖层(例如通过化学镀膜或者化学气相沉积而沉积的钴层、或者钴合金层)形成在铜触点上。具体而言，可以形成盖层来改善铜互连的可靠性。然而，在形成盖层期间，污染物可能会沉积在电介质层中。污染物可能使电介质层的k值增加至不期望的水平。从而，一旦形成了盖层，就要从电介质层去除污染物，以便恢复低k值。图1是本专利技术的实施方式的高级流程图。在该实施方式中，在晶片的层中提供特征(步骤102)。具体而言，在晶片的电介质层中形成特征。形成障碍层(步骤104)。附加地，在特征中形成触点(步骤106)。具体而言，特征被填充有铜。进一步地，障碍层被平面化(步骤108)。具体而言，使用化学机械抛光(CMP)来使障碍层平面化。附加地，铜层还可以与障碍层一起被平面化。在CMP过程中，暴露了电介质层的部分。此外，在触点上形成盖层(步骤110)。在一个示例中，在铜沉积物的顶部提供选择性的钴钨磷(CoWP)镀覆。具体而言，使用湿法工艺，在铜沉积物的顶部提供选择性的CoWP镀覆。在该示例中，湿法工艺使暴露的电介质层污染有金属和有机污染物。使用第一湿法工艺，去除金属污染物(步骤112)。进一步地，使用第二湿法工艺，去除有机污染物(步骤114)。附加地，去除湿气(步骤116)。在一个示例中，使用旋转冲洗来去除湿气。在另一个示例中，使用异丙醇(IPA)去除湿气。在另一个示例中，对铜沉积物和CoWP层退火。在本专利技术的优选的实施方式中，在层中提供特征(步骤102)。图2A是衬底204和层208以及特征220的堆叠200的概要剖视图。在该示例中，一个或多个中间层216设置在衬底204与层208之间。在该示例中，具有特征220的层208是电介质层。更优选的是，层208是多孔低k电介质层，k值小于2.7。附加地，层208可以是多孔有机硅酸盐玻璃(OSG)。此外，可以通过蚀刻层208形成特征220。障碍层212可以在特征220上形成(步骤104)。具体而言，诸如氮化钽/钽(TaN/Ta)之类的障碍层212可以在整个特征220上设置。可以形成障碍层212来防止诸如铜中毒之类的金属中毒。此外，触点224可以在特征220中形成(步骤106)。这样，图2B是衬底204和被障碍层212覆盖的具有特征220的层208的堆叠200的概要剖视图。附加地，在图2B中，特征220被填充有诸如铜沉积物触点之类的触点224。在该示例中，优选的是使用化学铜沉积来提供铜沉积物触点。在其他实施方式中，可以使用电镀。附加地，在其他实施方式中可以提供其他步骤来形成触点。一旦在特征220中形成了触点224，触点和障碍层212可以被平面化。具体而言，诸如铜沉积物触点之类的触点224和障碍层212可以被平面化，以暴露电介质层208使其与触点224平齐(步骤108)。化学机械抛光(CMP)可以用来将铜抛光回特征220的顶部，去除电介质层顶部的障碍层212以及去除特征220外侧的过量沉积的铜。图2C是在电介质层208顶部的障碍层212以及特征220外侧的过量沉积的铜被去除后的堆叠200的概要剖视图。堆叠200的铜沉积物触点224的顶部228与层208的顶部232平齐。在其他实施方式中，堆叠200的铜沉积物触点的顶部228不与层208的顶部232平齐。此外，在其他实施方式中，其他方法可以被用来去除堆叠200上的过量的铜，并暴露触点的顶部。在步骤110中，形成盖层。在一个示例中，选择性镀覆在每个触点224(诸如铜沉积物触点)的顶部提供盖240。图2D是在盖240已被选择性沉积在触点224的顶部228后的堆叠200的概要剖视图。具体而言，镀覆物可以是钴钨磷(CoWP)。基于触点224中的金属，CoWP镀覆物被选择性沉积在触点224的顶部228上。例如，CoWP的盖可以选择性形成在铜触点上。此外，盖240可以相对于层208的顶部232形成。可以使用化学镀或者电镀来提供该选择性沉积。然而，在使用湿法工艺形成盖240的期间，会沉积金属污染物和有机污染物。在图2D中，金属污染物表现为圆250，有机污染物表现为三角形252。可以从电介质层去除金属污染物250(步骤112)。诸如柠檬酸或者草酸等酸性溶液可以被用来从电介质层去除金属污染物。具体而言，后清洗溶液可以被用来去除表现为圆250的金属污染物。后清洗溶液可含有一些络合剂来与金属离子形成络合物，以便使其溶解在溶液中。如图2E所示，提供了在盖240已被选择性沉积在触点224的顶部228之后并在金属污染物250已被去除之后的堆叠200的概要剖视图。可以从电介质层去除有机污本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在多孔低k电介质层下的衬底上形成半导体设备的方法，其中，将特征形成在所述多孔低k电介质层中，且其中，使障碍层形成在所述多孔低k电介质层上，所述方法包括：在所述特征中形成触点；将所述障碍层平面化；在所述触点上形成盖层，其中，所述形成所述盖层在所述多孔低k电介质层中提供金属和有机污染物；用第一湿法工艺从所述多孔低k电介质层去除所述金属污染物；以及用第二湿法工艺从所述多孔低k电介质层去除所述有机污染物。

【技术特征摘要】
2012.12.20 US 13/723,0641.一种用于在多孔低k电介质层下的衬底上形成半导体设备的方法，其中，将特征形成在所述多孔低k电介质层中，且其中，使障碍层形成在所述多孔低k电介质层上，所述方法包括：在所述特征中形成触点；将所述障碍层平面化；在所述触点上形成盖层，其中，所述形成所述盖层在所述多孔低k电介质层中提供金属污染物和有机污染物；用第一湿法工艺从所述多孔低k电介质层去除所述金属污染物；以及用第二湿法工艺从所述多孔低k电介质层去除所述有机污染物以便恢复所述多孔低k电介质层的k值，所述特征包括沟槽或者通孔。2.如权利要求1所述的方法，还包括在从所述多孔低k电介质层去除所述金属和有机污染物之后，将所述衬底退火。3.如权利要求2所述的方法，其中，从所述多孔低k电介质层去除所述有机污染物包括提供DMSO或IPA中的至少一种的溶剂。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述形成所述盖层包括使用湿法工艺或干燥工艺。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述将所述衬底退火包括将所述衬底加热至介于90℃与400℃之间的温度。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述从所述多孔低k电介质层去除所述金属污染物包括使用柠檬酸。7.如权利要求5所述的方法，其中，所述从所述多孔低k电介质层去除所述金属污染物包括使用草酸。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述触点包括铜层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李南海，威廉·蒂，诺维·撒斯特拉维迪·佐克罗，王亚新，阿图尔·柯利奇，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US