专利名称：金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制程，特别是涉及一种金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法。
背景技术：
随着半导体技术的进步，元件的尺寸也不断地缩小。当集成电路的积集度增加，使得芯片的表面无法提供足够的面积来制作所需的内连线时，为了配合元件缩小后所增加的内连线需求，两层以上的多层金属内连线的设计，便成为超大规模集成电路(VLSI)技术所必须采用的方式。
而在0.11微米以下的金属内连线制程中，因元件尺寸已大福缩小，若再利用光阻层来作为蚀刻罩幕将可能因黄光制程限制而无法达成小尺寸接触窗或导线的制作。因此利用与介电层具有高蚀刻选择比的多晶硅来作为蚀刻罩幕是有必要的。由于金属层与多晶硅层在高温的条件下会反应生成金属硅化物，因此在金属内连线制程中，当使用多晶硅层来作为蚀刻罩幕时，经常会在多晶硅层的表面形成有金属硅化物层。为了要使后续制程能继续进行，将金属硅化物层移除的步骤便相当的重要。
有鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新的金属内连线制程，所要解决的技术问题是使其当利用多晶硅作为蚀刻罩幕而在多晶硅罩幕层表面形成有金属硅化物层时，能够有效的清除该金属硅化物，且又不会对金属内连线的金属造成损害，而具有产业上的利用价值。
本发明的另一目的在于，提供一种清除金属硅化物层的方法，所要解决的技术问题是使其可以提供一种与现有习知方法不相同且有效的清除方式，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种金属内连线制程，其包括以下步骤提供一基底，该基底上已形成有一介电层，且该介电层上已形成有一含硅罩幕层；以该含硅罩幕层为一蚀刻罩幕，图案化该介电层，以形成一开口；在该含硅罩幕层以及该开口的表面形成一金属黏着层；在该基底上方形成一金属层，填入该开口并覆盖该金属黏着层；进行一热制程，以使该金属黏着层与该含硅罩幕层反应，而形成一金属硅化物层；利用该金属硅化物层作为一终止层，移除部分该金属层，直到该金属硅化物层暴露出来；进行一清洗步骤，以移除该金属硅化物层；以及移除该含硅罩幕层，直到该介电层暴露出来。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的金属内连线制程，其中所述的含硅罩幕层的材质包括多晶硅层。
前述的金属内连线制程，其中所述的清洗步骤是利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液作为一清洗液。
前述的金属内连线制程，其中所述的清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例是为1～10∶1～10∶1～100。
前述的金属内连线制程，其中所述的清洗液中氢氟酸的浓度是为1～20ppm。
前述的金属内连线制程，其中移除部分该金属层，直到该金属硅化物层暴露出来的方法是利用一化学机械研磨法。
前述的金属内连线制程，其中移除该含硅罩幕层，直到该介电层暴露出来的方法是利用一化学机械研磨法。
前述的金属内连线制程，其中在形成该金属黏着层之前更包括先进行一开口清洗步骤。
前述的金属内连线制程，其中所述的热制程是为一快速热制程。
前述的金属内连线制程，其中所述的热制程的温度是小于摄氏600度。
前述的金属内连线制程，其中所述的金属黏着层是为一氮化钛/钛层。
前述的金属内连线制程，其中所述的金属硅化物层是为一硅化钛层。
前述的金属内连线制程，其中所述的氮化钛/钛层的厚度是介于180埃至220埃之间。
前述的金属内连线制程，其中所述的金属层的材质包括钨。
本发明的目的及解决其主要技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种清除金属硅化物层的方法，其包括以下步骤利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的一混合液移除该金属硅化物层，其中过氧化氢、硫酸与水的比例是为1～10∶1～10∶1～100，该混合液中氢氟酸的浓度是为1～20ppm。
本发明的目的及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的清除金属硅化物层的方法，其中所述的清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例是为7∶3∶50。
前述的清除金属硅化物层的方法，其中所述的清洗液中氢氟酸的浓度是为10ppm。
前述的清除金属硅化物层的方法，其中所述的金属硅化物层是为一硅化钛层。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下本发明提出一种金属内连线制程，其是首先提供一基底，其中基底上已形成有一介电层，且介电层上已形成有一含硅罩幕层。接着，以含硅罩幕层为一蚀刻罩幕，图案化介电层，以形成一开口。之后在含硅罩幕层以及开口的表面形成一金属黏着层，然后在基底的上方形成一金属层，填入开口内并覆盖金属黏着层。随后，进行一热制程，以使金属黏着层与含硅罩幕层反应，而形成一金属硅化物层。之后，利用金属硅化物层作为一研磨终止层，进行一化学机械研磨制程，以移除部分金属层，直到金属硅化物层暴露出来。接着，进行一清洗步骤，以移除金属硅化物层，暴露出含硅罩幕层，其中移除金属硅化物层的方法例如是利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的一混合液移除金属硅化物层。然后，再进行另一化学机械研磨制程，以移除含硅罩幕层，直到介电层暴露出来。本发明利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液可以有效移除金属硅化物层，且不会对金属层造成伤害。
本发明提出一种清除金属硅化物层的方法，该方法是利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的一混合液移除金属硅化物层，其中过氧化氢、硫酸与水的比例是为1～10∶1～10∶1-100，且该混合液中氢氟酸的浓度是为1～20ppm。
本发明利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸来移除金属内连线制程中在含硅罩幕层表面所生成的金属硅化物层，该清洗液可以有效的移除金属硅化物层，而且不会对金属内连线的金属造成损害。
本发明利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸来清除金属硅化物层的方法，是一种现有技术中未曾被使用来清除金属硅化物层的清洗方法。
本发明利用上述方法来清除金属硅化物层，其成本较其它清除方式(例如利用化学机械研磨制程)更为低廉。
综上所述，本发明特殊的金属内连线制程，当利用多晶硅作为蚀刻罩幕而在多晶硅罩幕层表面形成有金属硅化物层时，能够有效的清除该金属硅化物，且又不会对金属内连线的金属造成损害，而具有产业上的利用价值。本发明清除金属硅化物层的方法，可以提供一种与现有习知方法不相同且有效的清除方式，从而更加适于实用。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类制程及方法中未见有类似的制程及方法公开发表或使用而确属创新，其不论在制程、方法或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有技术具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1A至图1F是依照本发明一较佳实施例的金属内连线制程的流程及结构剖面示意图。
100基底 102介电层104含硅罩幕层106开口108金属黏着层110金属层110a金属层 112金属硅化物层118a金属黏着层具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法其具体制程、方法、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1A至图1F所示，是依照本发明一较佳实施例的金属内连线制程的流程及结构剖面示意图。
请首先参阅图1A所示，本发明较佳实施例的金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法，是首先提供一基底100，其中基底100上已形成一介电层102，该介电层102上已形成有含硅罩幕层104，且介电层102中是形成有一开口106。其中，开口106是利用含硅罩幕层104作为蚀刻罩幕而形成的。在此，开口106例如是一接触窗开口、一沟渠或是一双重镶嵌开口。
在一较佳实施例中，含硅罩幕层104的材质例如是多晶硅。由于在0.11微米以下的接触窗制程或是导线制程中，因元件尺寸已大幅缩小，若再利用光阻层来作为蚀刻罩幕将可能因黄光制程限制而无法达成小尺寸接触窗或导线的制作，因此利用与介电层具有高蚀刻选择比的多晶硅来作为蚀刻罩幕是有必要的。
在形成开口106之后，更可以先进行一开口清洗步骤，以移除开口106内的残留物。在一较佳实施例中，开口清洗步骤例如是利用缓冲氧化硅蚀刻液(Buffer Oxide Etcher，BOE)来进行，其中缓冲氧化硅蚀刻液例如是利用水以400∶1的比例稀释的缓冲氧化硅蚀刻液，且清洗的时间例如是进行60秒左右。
之后，请参阅图1B所示，在基底100的上方形成共形的一金属黏着层108，覆盖住含硅罩幕层104的表面以及开口106的表面。在一较佳实施例中，金属黏着层108例如是氮化钛/钛层，且其厚度例如是介于180埃至220埃之间。
之后，在基底100的上方形成一金属层110，填满开口106并覆盖住金属黏着层108。在一较佳实施例中，金属层110的材质例如是钨。
接着，请参阅图1C所示，进行一热制程，以使金属黏着层108与含硅罩幕层104反应，而形成一金属硅化物层112。因该基底100也是硅材质基底，因此在开口106底部的金属黏着层108也会与基底100反应而形成一金属硅化物层112。倘若金属黏着层108的材质是使用氮化钛/钛则所形成的金属硅化物层112则是硅化钛。在一较佳实施例中，该热制程例如是一快速热制程，且其温度例如是小于摄氏600度。
之后，请参阅图1D所示，移除部分金属层110，直到金属硅化物层112暴露出来，而形成金属层110a。在此，也会同时将金属硅化物层112上的金属黏着层108移除，而留下位于开口106内的金属黏着层108a。在一较佳实施例中，移除部分金属层110，直到金属硅化物层112暴露出来的方法例如是利用金属硅化物层112作为一研磨终止层，进行一化学机械研磨制程，以移除部分金属层110，直到金属硅化物层112暴露出来。在此，由于硅化钛材质的金属硅化物层112对钨的化学机械研磨制程而言是很好的终止层，因此在以多晶硅作为罩幕层的金属内连线制程中，经常会利用金属硅化物层来作为研磨终止层。
随后，请参阅图1E所示，移除金属硅化物层112，以使含硅罩幕层104暴露出来。在一较佳实施例中，移除金属硅化物层112的方法是利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液作为一清洗液来移除之，而且清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例例如是1～10∶1～10∶1～100，清洗液中氢氟酸的浓度例如是1～20ppm。较佳的是，清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例例如是1～10∶1～10∶1～50，清洗液中氢氟酸的浓度例如是1～20ppm。更佳的是，清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例例如是7∶3∶50，清洗液中氢氟酸的浓度例如是10ppm。
在此，必须先将金属硅化物层112去除之后，才能继续后续移除含硅罩幕层104的步骤，因此，如何将金属硅化物层112去除，又不会对金属层110a造成损害是非常重要的。
而本发明利用上述清洗液来移除金属硅化物层112可以有效将金属硅化物层112去除，而且又不会对金属层110a造成伤害，因此是一种理想的清洗方法。
请参阅图1F所示，在移除金属硅化物层112，而使含硅罩幕层104暴露出来之后，接着移除含硅罩幕层104，以使介电层102的表面暴露出来。在一较佳实施例中，移除含硅罩幕层104的方法例如是进行一化学机械研磨制程，直到介电层102的表面暴露出来。如此即完成一金属内连线制程。
本发明利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸来移除金属内连线制程中在含硅罩幕层表面所生成的金属硅化物层，该清洗液可以有效的移除金属硅化物层，而且不会对金属内连线的金属造成损害。
本发明利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸来清除金属硅化物层的方法，是一种现有技术中未曾被使用来清除金属硅化物层的清洗方法，而确属创新。
本发明利用上述的方法来清除金属硅化物层，其成本较其它清除方式(例如利用化学机械研磨制程)更为低廉。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种金属内连线制程，其特征在于其包括以下步骤提供一基底，该基底上已形成有一介电层，且该介电层上已形成有一含硅罩幕层；以该含硅罩幕层为一蚀刻罩幕，图案化该介电层，以形成一开口；在该含硅罩幕层以及该开口的表面形成一金属黏着层；在该基底上方形成一金属层，填入该开口并覆盖该金属黏着层；进行一热制程，以使该金属黏着层与该含硅罩幕层反应，而形成一金属硅化物层；利用该金属硅化物层作为一终止层，移除部分该金属层，直到该金属硅化物层暴露出来；进行一清洗步骤，以移除该金属硅化物层；以及移除该含硅罩幕层，直到该介电层暴露出来。
2.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的含硅罩幕层的材质包括多晶硅层。
3.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的清洗步骤是利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液作为一清洗液。
4.根据权利要求3所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例是为1～10∶1～10∶1～100。
5.根据权利要求3所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的清洗液中氢氟酸的浓度是为1～20ppm。
6.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中移除部分该金属层，直到该金属硅化物层暴露出来的方法是利用一化学机械研磨法。
7.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中移除该含硅罩幕层，直到该介电层暴露出来的方法是利用一化学机械研磨法。
8.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中在形成该金属黏着层之前更包括先进行一开口清洗步骤。
9.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的热制程是为一快速热制程。
10.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的热制程的温度是小于摄氏600度。
11.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的金属黏着层是为一氮化钛/钛层。
12.根据权利要求11所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的金属硅化物层是为一硅化钛层。
13.根据权利要求11所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的氮化钛/钛层的厚度是介于180埃至220埃之间。
14.根据权利要求1所述的金属内连线制程，其特征在于其中所述的金属层的材质包括钨。
15.一种清除金属硅化物层的方法，其特征在于其包括以下步骤利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的一混合液移除该金属硅化物层，其中过氧化氢、硫酸与水的比例是为1～10∶1～10∶1～100，该混合液中氢氟酸的浓度是为1～20ppm。
16.根据权利要求15所述的清除金属硅化物层的方法，其特征在于其中所述的清洗液中过氧化氢、硫酸与水的比例是为7∶3∶50。
17.根据权利要求15所述的清除金属硅化物层的方法，其特征在于其中所述的清洗液中氢氟酸的浓度是为10ppm。
18.根据权利要求15所述的清除金属硅化物层的方法，其特征在于其中所述的金属硅化物层是为一硅化钛层。
全文摘要
本发明是关于一种金属内连线制程及清除金属硅化物层的方法，该金属内连线制程，是首先提供已形成有介电层的基底，且介电层上已形成有含硅罩幕层。接着图案化介电层以形成开口。之后在含硅罩幕层的表面以及开口内形成金属黏着层，然后在开口内填入金属层。随后进行热制程，以使金属黏着层与含硅罩幕层反应，而形成金属硅化物层。之后，移除部分金属层，直到金属硅化物层暴露出来。接着，利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液移除金属硅化物层之后，再移除含硅罩幕层，直到介电层暴露出来。其利用过氧化氢、硫酸、水以及氢氟酸的混合液可以有效移除金属硅化物层，且不会对金属层造成伤害。
文档编号H01L21/321GK1591819SQ03156209
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月4日 优先权日2003年9月4日
发明者陈天送, 陈逸男, 黄志涛 申请人:南亚科技股份有限公司