移除晶片上颗粒与金属颗粒的方法技术

本发明专利技术涉及一种移除晶片上颗粒与金属颗粒的方法，其是揭露一种用以移除晶片表面可能污染元件的颗粒的电抛光法。此方法是包括将晶片浸润于一电抛光用的电解液中，并通过晶片与电解液间所产生的旋转摩擦力以及电解作用而将晶片表面的缺陷以及颗粒移除。此方法是有效于移除所有大小尺寸的孔洞开口处的颗粒，且包含具有宽度小于０．２μｍ的通孔开口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种于半导体晶片基底上制造集成电路的过程中将基底表面的颗粒污染物移除的方法，且本专利技术是特别有关于一种新的电抛光法(electropolishing method)，其可适用于在电镀(electroplate)晶片的金属沟渠(trenoh)与孔洞(via)内连线(interconnect)前，将晶片的沟槽与孔洞开口中种晶层(seed layer)上的金属颗粒以及缺陷移除。
技术介绍
在半导体元件的制造过程中，为数众多的制程步骤，如有数百道步骤之多，其均必须于硅晶片上执行以完成晶片上的集成电路。大体而言，于硅晶片基底上制造集成电路的制程一般是牵涉利用氧化法(oxidation)或任何种种的化学气相沉积(chemicalvapor deposition)制程于晶片上沉积一薄介电层或导电薄膜、由微影(photolithography)制程于光阻材料层上形成电路图案、将光阻罩幕层(mask layer)对应于晶片上的电路图案放置、蚀刻晶片上的导电层的电路图案、以及去除晶片上的光阻罩幕层。于晶片上沉积导电与绝缘薄膜前，晶片通常先遭受研磨操作以提供晶片一非常平坦的起始表面，而在接下来基底材的建构中，多种处理步骤是用于形成例如导电层以及介电层，而其它层则形成于其上以制造集成电路。由于构造逐渐更加微小，相关的复制制程(replication process)变得对基底表面的变化更加敏感，因此，如今再平坦(re-level)晶片的表面是已成为必要，即便是在集成电路的生产制程行进中。再平坦的操作是指如平坦化，且一般是利用化学机械研磨法(chemical mechanical planarization；CMP)而完成。在化学机械研磨过程中，将研磨悬浮剂(abrasive suspensionagent)或研浆(slurry)施于一研磨表面上，在该研磨表面与晶片间的相对移动下则于晶片表面产生一结合机械与化学的作用力，而此制程将于晶片上产生高度平坦的表面。为去除化学机械研磨制程后可能残留于晶片的研浆中湿润的余留物与微小的表面缺陷，其必须使用一后化学机械研磨的清洗步骤，否则晶片表面平坦会被破坏。化学机械研磨制程后所执行的清洗步骤之一即通过刷洗机(scrubber cleaner)内所启动的旋转洗涤刷(rotating scrubberbrushes)而有所帮助。因此，一种特殊的清洗液体以及多对洗涤刷的旋转移动可通过施予晶片上一接触式的压力而用以清洁晶片的两面。由于晶片经每一道后续的平坦化的操作后将相对地变得更有价值，因此后化学机械研磨刷洗在商业上为一重要的操作。Dai Nippon Screen(DNS)刷洗机为化学机械研磨操作后常用以移除晶片基底残余物的一种常见的后化学机械研磨刷洗机。DNS刷洗机是利用结合冲洗、超音波清洗(megasonic rinsing)、以及刷洗等步骤用以清洗晶片。将先前已遭化学机械平坦化的晶片基底装载至一潮湿的环境中，其通常为水，之后再移至一连串的清洗槽中进行刷洗循环。刷洗循环是包括在高速下旋转晶片，一般约为每分钟1500转，此时一去离子水射流是喷洒于晶片上以趋离任何自化学机械研磨制程中所产生的松散的残屑，并同时利用绵刷(foam brush)加以刷洗晶片。DNS刷洗方法除了在化学机械研磨制程后用以清洗晶片，并可于金属种晶层沉积于一般双镶嵌制程后用以移除沟槽以及孔洞中的金属颗粒。现有双镶嵌结构10是显示于图1中，并包含一形成于基底12中的金属线14；于基底12上沉积一下部绝缘层16，而该下部绝缘层16上则沉积一上部绝缘层18；蚀刻下部绝缘层16以形成一孔洞开口20，并且蚀刻该上部绝缘层18以形成一沟槽开口22，且位于孔洞开口20之上。将一金属阻障层(barrier layer)24沉积于沟槽开口22的侧壁以及孔洞开口20的侧壁与底部，再将一金属种晶层26，其一般为铜，沉积于该阻障层24之上。最后，利用化学气相沉积法(chemical vapor deposition；CVD)或金属电镀技术沉积铜金属(未示)于孔洞开口20以及沟槽开口22中，且位于种晶层26之上。在双镶嵌制程中，颗粒28有时会自环境或种晶层26中落下，而掉至孔洞开口20以及/或沟槽开口22的底部。该些颗粒28对于孔洞开口20以及沟槽开口22中金属内连线(interconnect)的片电阻(Rs)与接触电阻(Rc)效能有不良的影响，因此经常在形成开口的种晶层后，以及电镀金属内连线于孔洞开口与沟槽开口前，使用DNS刷洗方法用以移除孔洞开口以及/或沟槽开口的颗粒污染物。上述用以移除双镶嵌结构中孔洞开口的颗粒污染物的刷洗方法限制之一，即该方法对于移除宽度小于约0.2μm的孔洞或沟槽开口的颗粒效果不佳，因此，颗粒经常于后续电镀金属内连线的制程中残留于开口中，累及所完成的集成电路元件(IC device)内连线的功能完整(functional integrity)。有鉴于此，业者需要一种新的方法，其可用于移除形成于基底的孔洞开口以及/或沟槽开口的颗粒，且特别对于宽度小于约0.2μm的孔洞开口以及沟槽开口。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种方法，其可适用于清洗基底。本专利技术的另一目的则提供一种方法，其适用于移除基底上孔洞开口以及/或沟槽开口的金属颗粒。本专利技术的又另一目的为提供一种电抛光清洗方法，其具有增强半导体基板上IC元件片电阻与接触电阻的效能的潜质。本专利技术又更另一目的是提供一种电抛光清洗方法，其利用一种新的电解液以移除沉积于沟槽与孔洞开口中种晶层的缺陷，并且溶解或移除可能残留于种晶层上的污染元件颗粒。本专利技术的进一步目的则为提供一种电抛光清洗方法，其可应用于清洗晶片上不同尺寸的孔洞以及/或沟槽开口。本专利技术的又另一目的则提供一种电抛光清洗方法，其是利用旋转机械力(rotational mechanical force)与一连串的电脉冲(electrical pulse)或连续的电脉冲结合以移除位于孔洞以及/或沟槽开口中种晶层的缺陷，并溶解或移除残留于种晶层上的可能污染元件的颗粒。为达上述与其它目的，本专利技术是一种新的且具改善的电抛光清洗法，其可用于移除晶片上可能污染元件的颗粒。本方法特别适于在开口中形成种晶层后，以及电镀开口的内连线前，用以移除晶片上介电层中孔洞以及/或沟槽开口的金属颗粒。本专利技术包括将晶片浸润于一电抛光电解液中，并通过在该溶液中旋转晶片以移除种晶层的缺陷与颗粒，且同时施予一脉冲或连续电流以借着电解作用(electrolysis)移除种晶层上的金属。本方法对于移除所有尺寸的孔洞开口以及/或沟槽开口的颗粒至为有效，且包含具有宽度小于约0.2μm的开口。于电解液中，一较佳具有约10mA/cm2脉冲电流密度(pulsecurrent density)的脉冲电流是反复变换晶片与金属电极间的极性而施于晶片。因此，晶片与金属电极在交替的脉冲相中轮流成为阴极与阳极，而此将导致重复且交替地将电解液中的金属电镀至种晶层上，以及将种晶层上的金属电解蚀刻至电解液中，而总体结果则导致一薄金属层、以及金属颗粒与缺陷自种晶层上移除。使用一脉冲电流于晶片上，当晶片为阴极相时(晶片具有负电荷)，电解液中的金属阳离子(cation)将减少，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移除晶片上颗粒的方法，其特征在于包括下列步骤：提供一电抛光用的电解液；于该电解液中旋转该晶片；以及施加一电流至该晶片以给予该晶片一正电荷。

【技术特征摘要】
US 2004-1-20 10/761,4771.一种移除晶片上颗粒的方法，其特征在于包括下列步骤提供一电抛光用的电解液；于该电解液中旋转该晶片；以及施加一电流至该晶片以给予该晶片一正电荷。2.根据权利要求1所述的移除晶片上颗粒的方法，其特征在于该电流是包含一脉冲电流，且更包括对晶片施以对该正电荷呈交替关系的负电荷的步骤。3.根据权利要求1所述的移除晶片上颗粒的方法，其特征在于该电流更包含一连续电流。4.根据权利要求1所述的移除晶片上颗粒的方法，其特征在于更包括于该电解液中加入一表面活性剂。5.根据权利要求4所述的移除晶片上颗粒的方法，其特征在于该表面活性剂是包含以下材料之一或其组合聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚丙二醇、或聚丙二醇衍生物。6.一种移除晶片上金属层的颗粒的方法，其特征在于包括下列步骤提供一电抛光用的电解液；于该电解液中旋转该晶片以提供该金属层与该电解液间的旋转摩擦力；以及通过电解作用将该金属层表面的金属移除。7.根据权利要求6所述的移除晶片上金属层的颗粒的方法，其特征在于更包括于该电解液中加入一表面活性剂；其中该表面活性剂是包含以下材料之一或其组合聚乙二醇、聚乙二醇衍生物、聚丙二醇、或聚丙二醇衍生物。8.根据权利要求6所述的移除晶片上...

【专利技术属性】
技术研发人员：林世和，陈俊彰，陈科维，张仕宗，陈朝隆，施博仁，林俞谷，王英郎，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]