防止钨插塞腐蚀的方法技术

一种在半导体元件的工艺中防止钨插塞腐蚀的方法，其中在一基底上已形成有一钨插塞且该钨插塞与形成在基底上的导线耦接。首先将基底浸泡于一非离子良性溶剂中，以实质上去除累积在导线表面上的电荷，接着再进行洗濯程序以清洗导线表面，其后再进行旋干步骤。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种在半导体元件的工艺中。通常，与钨插塞耦接的导线，是在钨插塞形成的后方才形成。典型的导线材料为铝铜合金，其铝的比例约为0.5wt％-1.5wt％。当元件的尺寸缩小至0.18微米以下之后，多重金属内连线中的铝合金导线是由铜导线取而代之。附图说明图1为公知一种半导体元件其部分工艺的剖面示意图(未依照比例)。图式中包括基底10、内层介电材料11、黏着层12、钨插塞13、用来定义图案的光阻材料14、金属导线15以及残留的聚合物(蚀刻的副产物)17，其中黏着层11的材料包括TiN、TiW或其它的阻障材料。图式中内连线的导线15并未完全覆盖下层的钨插塞13。图案化的导线15可能因为错误对准而并未对准钨插塞13或是为了节省晶片面积而故意仅覆盖一部份的钨插塞13。为了清楚起见，本领域技术人员当可了解，剖面图中省略了一些半导体元件或集成电路的构件。图2为图1的部分工艺的半导体元件的剖面图(未依照比例)。在进行干蚀刻步骤后，图1中部分的高分子材料14(其是由干蚀刻所形成者)仍会残留下来-高分子残留物17。钨插塞13所裸露出来的部分16与此高分子残留物17相邻。在进行氧等离子体蚀刻工艺以灰化光阻14以及将内连线的导线15图案化时，残留的光阻层或是其它的高分子残留物17必然会黏附在图案化的导线以及光阻14的侧壁上。因此，在进行后续工艺之前，必须将此高分子残留物17去除。典型的方法是采用上述的氧等离子体蚀刻步骤去除光阻材料14，接着再以清除溶液(stripping solution)(例如EKC科技公司的EKC-265TM)，在pH约为10-12下进行湿式洗净工艺，以去除残留的高分子残留物17。若是内连线的导线15并未对准钨插塞13，或是内连线的导线15故意不完全覆盖钨插塞，使得钨插塞13的一部份16在后的工艺中裸露出来。请参照图3，其为部分工艺所形成的半导体元件的剖面图，以标准的湿式清除程序(wet-stripping process)去除残存在导线15上的高分子残留物17时，所发生的钨插塞13腐蚀现象。以清除溶液(stripping solution)19进行湿式洗净程序，以去除金属导线侧壁上的高分子残余物17时，清除溶液19会腐蚀钨插塞13所裸露出来的部分，而在钨插塞13之中形成一个孔洞18。钨腐蚀，是因为在图案化以形成导线15的蚀刻过程中或是以氧等离子体灰化光阻14的过程中，电荷(“q”)20累积在内连线导线15表面所造成。带着电荷的导线与钨插塞13之间具有很大的电化学势能(electrochemical potential)(具有不同电化学势能的两金属层会产生电耦合(galvanic couple))，因此，以pH值为10-12的清除溶液19处理之后，所裸露的钨金属将氧化成离子态21(例如是WO4-2)，而此离子态的屋金属在后续的湿式洗濯步骤中将被移除，而导致钨插塞13中形成孔洞18。图4为公知一种部分工艺所形成的半导体元件的剖面图，其为以标准的湿式清除程序处理图3的元件后，钨插塞13之中所形成的孔洞13。由于钨插塞13遭到腐蚀，钨插塞13与图案化的金属导线15的接触面积减小，导线的阻值将因而增加，进而导致集成电路失效而无法使用。公知解决上述问题的方法，是将基底浸泡于一中性溶液(例如电解液)或去离子水中数小时，再以清除溶液进行湿式洗净程序。将基底浸于中性的离子溶液中可以有效去除导线表面所累积的电荷(q)，但是，此方法虽可保护钨插塞13防止其发生电化学腐蚀，却会使得钨插塞13表面上的内连线的导线15腐蚀(亦即导线15的金属会与中性离子溶液中的盐或电解液反应)。当导线的尺寸缩小时，防止导线以及钨插塞13发生腐蚀的问题将日益重要。而且，公知的方法中，将基底进行浸泡步骤之后，还必须额外进行清洗-干燥步骤以去除残留在基底上的溶液(即盐/电解液)。为达上述目的，本专利技术提供一种在半导体工艺中防止钨插塞与金属导线腐蚀的方法。此方法的步骤包括提供已形成有一钨插塞的基底，钨插塞系与形成在基底上的导线耦接。首先，将基底浸泡于一非离子良性溶剂(non-ionic benign solvent)中，此溶液例如是纯异丙醇(IPA)或纯N-甲基比各烷酮(NMP)，接着再进行洗濯步骤以清洗导线表面，其后再将基底旋干并进行公知的湿式清除程序。本专利技术使用异丙醇或N-甲基比各烷酮溶剂去除累积在导线上的电荷(q)，以防止钨插塞发生电化学腐蚀。一旦累积在导线上的电荷去除之后，在后续的湿式洗濯步骤中钨插塞与导线之间的电化学势能将大幅降低，钨金属不会发生氧化，因此可以保护钨插塞，防止腐蚀的现象。而且，异丙醇或N-甲基比各烷酮溶剂液不会侵蚀钨插塞上的内连线导线图案，因此，也可以防止导线发生腐蚀的现象。由于异丙醇与N-甲基比各烷酮是一种以氧等离子体蚀刻与湿式洗净(EKC-265TM)程序之后，进行快速冲洗(quick dump rinse，QDR)之前，普遍使用于溶媒内洗濯程序(inter-medium rinse process)之中的溶剂，因此，异丙醇与N-甲基比各烷酮非常容易由既有的工艺设备中取得。此外，将基底浸泡在纯异丙醇或纯N-甲基比各烷酮溶剂的时间仅需几秒钟，相较于公知使用中性的离子溶液，本专利技术可以大幅缩短浸泡的时间。因此，本专利技术的工艺可以简化半导体金属层的制造程序并且可以节省制造的成本。而且，可以增进效率，并且因为无须更换工艺设备，因此可以减少工艺的时间，并且减少生产线被污染的可能。再者，以异丙醇与N-甲基比各烷酮溶剂去除累积在导线上的电荷(q)防止钨插塞发生电化学腐蚀时，由于异丙醇与N-甲基比各烷酮溶剂与湿式洗净程序所使用的溶液(如EKC-265TM)为化学兼容，可以直接将异丙醇与N-甲基比各烷酮溶洗濯步骤安排在湿式洗濯步骤之前，因此，可以简化工艺并且可以使工艺更为经济。本专利技术提供一种在半导体工艺中以湿式清除溶液移除高分子残留物时，防止钨插塞与金属导线腐蚀的方法。依照本专利技术实施例所述，本专利技术的防止钨插塞与金属导线腐蚀的方法包括提供已形成有一钨插塞的基底，其钨插塞与形成在基底上的导线耦接。首先，将基底浸泡于一非离子良性溶剂中，接着再进行洗濯步骤以清洗导线表面，其后再进行旋干步骤。上述将基底浸泡于非离子良性溶剂的步骤在标准的湿式清除程序之前进行，并且非离子良性溶剂例如是异丙醇与N-甲基比各烷酮溶剂。异丙醇或N-甲基比各烷酮溶剂可以在半导体元件的工艺中实质上去除累积在导线上的电荷(q)。而基底浸泡在非离子良性溶剂的时间约为1秒钟至5分钟。本专利技术的其它特征与优点将在后续的说明中提出，其一部份可以由说明中得知，或经由实施本专利技术而得知。图2为图1部分工艺所形成的半导体元件的剖面图(未依照比例)。图3为部分工艺所形成的半导体元件的剖面图(未依照比例)，以标准的湿式清除程序去除残存在导线上的高分子残留物时，所发生的钨插塞腐蚀现象。图4为公知一种部分工艺所形成的半导体元件的剖面图，其绘示以标准的湿式清除程序处理元件后，钨插塞之中所形成的孔洞。图5为依照本专利技术所示的一种防止钨插塞与金属导线腐蚀的程序的流程图。图6为本专利技术部分工艺所形成的半导体元件进行本专利技术的基底浸泡程序的剖面示意图(未依照比例)。图7为本专利技术的部分工艺所形成的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，该方法包括：提供一形成于一基底中的钨插塞，该钨插塞与该基底上的一导线耦接；将该基底浸泡于一非离子良性溶剂中；进行一洗濯步骤，以清洗该导线的表面；以及进行一旋干步骤。

【技术特征摘要】
US 2002-4-26 10/132,2861.一种防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，该方法包括提供一形成于一基底中的钨插塞，该钨插塞与该基底上的一导线耦接；将该基底浸泡于一非离子良性溶剂中；进行一洗濯步骤，以清洗该导线的表面；以及进行一旋干步骤。2.如权利要求1所述的防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，该非离子良性溶剂是实质上去除累积于该导线表面上的静电。3.如权利要求1所述的防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，将该基底浸泡于该非离子良性溶剂的步骤为在一湿式清除步骤之前施行。4.如权利要求1所述的防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，该非离子良性溶剂为纯异丙醇。5.如权利要求1所述的防止钨插塞腐蚀的方法，其特征是，该非离子良性溶剂为纯N-比各...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中泰，董克伟，钟嘉麒，李俊鸿，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]