[发明专利]一种钨插塞与金属布线的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作工艺领域，具体地说，是一种钨插塞与金属布线的制作方法。

背景技术

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1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1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1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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

根据本发明的目的提出的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，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：