專利名稱：一種減少金屬流電腐蝕的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減少金屬流電腐蝕的方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種減少半導(dǎo)體鋁金屬層刻蝕后清洗過程中流電腐蝕的方法。
背景技術(shù)：
在通常的半導(dǎo)體制造工藝中，通過在晶圓上的介質(zhì)層，如二氧化硅、氮化硅及低k 材料等或?qū)щ妼尤鏏l (鋁)，Cu (銅)等表面上涂光刻膠，曝光顯影后，然后利用等離子體干法刻蝕把電路圖案轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的導(dǎo)電層或介質(zhì)層上?？涛g及灰化完成后的光刻膠殘余和刻蝕時產(chǎn)生的側(cè)壁鈍化保護(hù)層，利用有機(jī)清洗液來除去。目前生產(chǎn)上采用的刻蝕后清洗液主要有兩類，一種是以羥胺為主要活性成份的清洗液，如EKU65，EKC270，EKC270T，ACT935， ACT940等，另一類主要是以F離子為活性成分的清洗液如IDEAL Clean960, IDEAL Clean 815，ST-250, EKC520, SST-A2 等。為了減輕鋁線的電遷移，半導(dǎo)體晶圓中用的金屬鋁中一般含有1 3wt%的銅。如果銅在物理氣象淀積過程中分布不均勻的話，會形成銅富集的核。這些核很容易在清洗過程中對周圍的鋁形成流電腐蝕。對于兩類清洗液清洗后的鋁線都有可能發(fā)生流電腐蝕。下面是為了減輕流電腐蝕所采取的方法。US5545^9A在刻蝕完成后的灰化過程引入氧氣(O2)，含胺氣體(Rx)3-N,水蒸氣 (H2O),及含氟氣體(CHxFy)在金屬線的側(cè)壁形成鈍化保護(hù)層，來減少氯引起的腐蝕和流電腐蝕?；一笮纬傻目涛g保護(hù)層在接下來的濕法去刻蝕殘余的環(huán)節(jié)中還是要去掉的，鋁銅的界面還是會暴露在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，所以對與防止流電腐蝕的效果有限。US5946589首先是利用刻蝕后灰化的過程中，在灰化的腔體中在230 250°C條件下，通入氧氣，使鋁的表面形成一層400 800A氧化物保護(hù)膜，來保護(hù)鋁，其次把漂洗的水降低到5 10°C，來降低流電腐蝕的速度。氧氣來鈍化鋁的表面的效果應(yīng)該很差難以估計， 因?yàn)殇X的表面被致密的刻蝕鈍化層所包裹。在后續(xù)的清洗過程中，如果使用含氟的清洗劑， 這層氧化保護(hù)膜會被清洗液中的氟離子剝掉，難以起到保護(hù)的作用。降低漂洗水的溫度，理論上應(yīng)該有一定效果。US6274504B2利用65 85°C和20 40°C的純?nèi)軇?NMP)直接清洗刻蝕后的殘余防止腐蝕，因?yàn)闆]有電解質(zhì)的環(huán)境，減輕腐蝕的效果較好，但是純?nèi)軇┲袥]有活性成分，對于無機(jī)含量較高的殘余難以去除干凈。US6524965B2利用陰極保護(hù)的辦法，在清洗槽之外的另一個槽內(nèi)加入犧牲陽極，降低清洗槽的電勢來保護(hù)晶圓上的金屬層。這種做法從理論上來說可以緩解清洗液對金屬的腐蝕，降低清洗液的蝕刻速率，但是流電腐蝕是因?yàn)殇X與銅不同的電勢差產(chǎn)生電化學(xué)加速腐蝕，在電解質(zhì)的環(huán)境下，整體的低電勢并不會有什么效果。US2005/02714393A1發(fā)明了一種在在旋轉(zhuǎn)單晶圓清洗機(jī)上，在刻蝕后清洗完成后， 利用在去離子水中加入02，O3, CO2, N2，空氣，增強(qiáng)去離子水的電離程度，來去除晶圓上因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的電荷，減少對雙大馬士革工藝中銅導(dǎo)電層腐蝕和絕緣層材料介電常數(shù)變化。
US7732345B2為了減少對低介電常數(shù)物質(zhì)的損害和降低雙大馬士革圖形關(guān)鍵尺寸的改變，用溫和的含氟的清洗液清洗低介電材料刻蝕后晶圓，對于沒有完全去除掉的刻蝕殘余，根據(jù)晶圓刻蝕后到刻蝕后清洗的時間，來選擇相應(yīng)的電阻值的去離子水漂洗，去離子水的電阻值有充入二氧化碳的濃度來控制。同時也解決了清洗后的圖形尺寸變化的問題。US6156661與US59814M用一種含有羥胺，有機(jī)酸，氫氧化氨，pH緩沖溶液的金屬保護(hù)液來取代刻蝕后清洗時所用的有機(jī)溶劑，或者用作CMP清洗后的減少缺陷的清洗劑。 這種做法可以有效的減少金屬的腐蝕程度，只是在應(yīng)用需要的大量的金屬保護(hù)液，因?yàn)樵摫Ｗo(hù)液的性質(zhì)會隨著晶圓表面帶入清洗槽內(nèi)的清洗液的數(shù)量迅速改變。EKC的研究人員Robert S.研究了含氟清洗液清洗后，去離子水漂洗過程中的鋁金屬的表面變化，發(fā)現(xiàn)隨著去離子水清洗時間的加長，鋁的表面會變的粗糙，加入ω2以后， 鋁金屬線條會變窄。綜合而言，現(xiàn)有技術(shù)并沒有完全解決在半導(dǎo)體制造工藝中鋁金屬層刻蝕后清洗時容易產(chǎn)生金屬流電腐蝕的問題。特別是對于使用含氟清洗液清洗后，鋁表面的氧化層被剝掉，鋁與銅的界面直接暴露在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，更最容易發(fā)生流電腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種漂洗方法，可有效減少半導(dǎo)體鋁金屬層刻蝕后，用含氟清洗液清洗時的流電腐蝕。本發(fā)明的技術(shù)方案如下在刻蝕殘余清洗完成后的去離子水漂洗過程中，在槽式化學(xué)清洗槽的去離子水中鼓入二氧化碳?xì)怏w。本發(fā)明中，去離子水的電阻率為0. 1 0. 6M ohm。本發(fā)明中，去離子水的漂洗時間為2 6min。本發(fā)明中，去離子水的清洗循環(huán)次數(shù)為1 6次。本發(fā)明中，含氟的清洗劑優(yōu)選為IDEAL Clean 960。以前的文獻(xiàn)中如US6156661，提到利用溶解CO2的去離子水來減少腐蝕。但是該專利以及現(xiàn)在通用的作法都是在采用含羥胺的清洗劑時才利用(X)2來調(diào)節(jié)漂洗的去離子水的 PH值，從而減少腐蝕。這因?yàn)楹u胺的清洗劑pH值一般在11 12之間，具有強(qiáng)堿性。在用水來清洗晶圓上殘余的清洗液時，其中的羥胺會使PH值迅速升高，對金屬腐蝕嚴(yán)重。加入(X)2后，會降低金屬表面pH值，所以對減少腐蝕有幫助。但是含氟的清洗液本身的PH值就較低，一般在5 9左右，所以人們通常認(rèn)為并不需要在去離子水中加入C02。例如，EKC的研究人員發(fā)現(xiàn)，利用通入CO2的去離子水清洗后，鋁金屬線條會變窄一些，沒有說明其對鋁層的保護(hù)作用。而本發(fā)明利用含氟清洗液清洗后，在去離水中通入CO2，會減輕或防止鋁金屬線條的流電腐蝕。對于取得這樣效果的原因，我們認(rèn)為可能是溶解的碳酸根離子被吸附在鋁金屬表面，有保護(hù)所用，或者是PH的降低使原電池反應(yīng)發(fā)生的趨勢變小的原因。去離子水中加入二氧化碳以后，去離子水中溶解的二氧化碳會電離，水的電阻值會下降，所以也可以用去離子水電阻值來表征通入的二氧化碳的多少。本發(fā)明的積極效果在于1)本發(fā)明澄清了傳統(tǒng)的含氟清洗液清洗以后的去離子水漂洗過程中加入二氧化碳無有益效果的認(rèn)識；2)在利用含氟清洗劑清洗刻蝕后的鋁金屬層殘余后，利用溶解CO2的去離子水來減少金屬表面的流電腐蝕。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的晶圓電鏡照片；圖2為現(xiàn)有技術(shù)下的腐蝕進(jìn)一步嚴(yán)重的晶圓電鏡照片；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的晶圓電鏡照片；圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的晶圓電鏡照片；圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例的晶圓電鏡照片；圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的晶圓電鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例1 4表1給出了對比例1及本發(fā)明的實(shí)施例1 4，采用市售的含氟清洗液IDEAL Clean 960清洗鋁金屬層刻蝕完后的晶圓以后，利用下面表中的實(shí)驗(yàn)方案漂洗。
權(quán)利要求
1.一種減少金屬流電腐蝕的方法，刻蝕后的鋁金屬層在用含氟的清洗劑進(jìn)行刻蝕殘余清洗后，用去離子水漂洗，其特征在于所述去離子水中鼓入二氧化碳?xì)怏w。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含氟的清洗劑為IDEALClean960。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述去離子水的電阻率為0.1 0. 6M ohm.
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述去離子水的漂洗時間為2 6min。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述去離子水的清洗循環(huán)次數(shù)為1 6次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減少金屬流電腐蝕的方法。此方法包括在使用含氟的清洗劑清洗完刻蝕殘余后，在槽式清洗機(jī)的去離子水槽中鼓入二氧化碳?xì)怏w，然后進(jìn)行清洗劑的漂洗。本發(fā)明的方法可有效減少鋁金屬層刻蝕清洗后流電腐蝕的產(chǎn)生。
文檔編號H01L21/02GK102569021SQ20101061994
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉兵, 孫廣勝, 彭洪修, 王勝利 申請人:安集微電子(上海)有限公司