[发明专利]钝化金属化层的方法

说明书

本发明的现有技术

在半导体集成电路器件的生产中采用大量的顺序处理。其中之一是蚀刻沉积在用于制作集成电路的半导体晶片上的金属层。

铝是在制造硅集成电路时最通用的金属化材料。为了改善其性能，特别是为了满足器件制造者强加给它的工艺和可靠性要求，它往往与硅和/或铜形成合金。但是，这样形成合金增加金属层对腐蚀的敏感性。最常见的腐蚀剂是包含氯化物和氟化物的等离子体蚀刻以及包含氟化氢的湿法蚀刻。由于当前技术水平的金属化层厚度大约是0.9微米或更薄，所以腐蚀产生的最小凹坑都可能严重地影响器件的电性能，甚至可能使该电路完全失效。这种常规的蚀刻方法还留下必须在随后的晶片处理步骤中清除有机金属残留物，这种处理进一步成为凹坑问题的原因之一。

清除有机金属残留物按惯例通过施加两种基本类型的溶液中的一种就可以达到目的。第一种溶液类型是基于乙二醇的溶液，例如低浓度的HF。第二种溶液类型是基于水的溶液，例如某个浓度的NH₄F。就第二种溶液类型而言，水溶液中NH₄F的浓度越高，该溶液就越有效地从晶片上清除不希望出现的有机金属残留物。但是，较高浓度的NH₄F也增加在金属化层上出现凹坑的或然率和程度。在低NH₄F浓度下已经可以观察到由NH₄F产生的大量的凹坑。

本发明人意识到这个问题并且发明了一种方法和一种有效地清除晶片表面上不希望出现的有机金属残留物并大大降低出现凹坑的或然率和程度的溶液。

本发明概述

经过蚀刻金属化层处理的半导体晶片包括蚀刻后的残留物，这些残留物将用有大量的CO₂溶解在其中的含氟溶液予以清除。另外，采用有大量的O₃溶解在其中的溶剂将曾经用来清除残留物的含氟溶液从晶片上冲洗掉。在每种情况下金属化层的凹坑都会减少。

附图简要说明

图1是依据本发明的一个实施方案清除蚀刻残留物的方法的流程图。

图2是依据本发明另一个的实施方案清除蚀刻残留物的方法的流程图。

本发明的详细叙述

图1是说明一种方法的一个实施方案的流程图，该方法包括有效地清除蚀刻后的残留物同时减少和/或消除其它方法将产生的凹坑。如图所示，在步骤10提供有金属化层的半导体晶片。金属化层可以是大量的金属化材料中的任何一种或其组合。这种材料包括铝、铝合金等。通用的铝合金包括铝和铜的合金。

在步骤15，金属化层被蚀刻，以便形成所需的金属化互连图。金属化层的蚀刻导致必须从半导体晶片上清除的残留物。这些残留物通常是有机金属残留物。

清除这些残留物发生在步骤20。在步骤20，将一种新颖的有效的溶液施加到半导体晶片上。更具体地说，将一种NH₄F水溶液施于该晶片。这种水溶液具有的NH₄F浓度至少大约为2×10^-1或更高并且包含大量溶解在其中的CO₂。溶解的CO₂的量足够大，与不包含CO₂溶解在其中的NH₄F水溶液相比金属化层的凹坑大大减少。该溶液基本上是CO₂的饱和溶液是效果最佳。借助鼓泡搅动之类的方法可以将CO₂溶解在该水溶液中。这种鼓泡搅动可以在室温下以1升/分钟的速度、20psi的压力进行大约1小时。可以借助诸如喷溶剂系统或喷酸系统之类的装置施加这种溶液。

在用上述溶液处理之后，在步骤25将该溶液从半导体晶片上清除掉。例如，可以用喷射去离子水或类似的方法清洗该晶片。另外，可以借助过渡喷淋化学品(如IPA)清除该溶液。

图2是说明一种方法的另一个实施方案的流程图，该方法包括有效地清除蚀刻后的残留物同时减少和/或消除其它方法将产生的凹坑。按照本实施方案，在步骤30提供有金属化层的半导体晶片。如上所述，金属化层可以是大量的金属化材料中的任何一种或其组合。这种材料包括铝、铝合金等。通用的铝合金包括铝和铜的合金。

在步骤35，金属化层被蚀刻，以便形成所需的金属化互连图。金属化层的蚀刻导致需从半导体晶片上清除的残留物。如上所述，这些残留物通常是有机金属残留物。