半导体装置的制造方法

专利名称：半导体装置的制造方法
技术领域：
半导体装置的制造工序大致区分为形成晶体管等的半导体元件 的FEOL(Front End of Line),和在其上形成金属的多层布线的 BEOL(BackEndofLine)。在FEOL、 BEOL的任何的工序群中，也是 通过成膜、光刻、干法蚀刻等的工序的重复来形成图案。在各工序中， 在用衬底和多层布线形成的晶圆表面上，附着微粒、有机物、金属等 的污染物质。为了提高半导体装置的成品率，需用以除去晶圆表面的 污染物质的清洗工序。在这样的使用纯水溶剂的晶圆表面清洗中，为了提高清洗效果，
近年来，使用超声波清洗或双流体喷射清洗(例如，参照特开2005-005469号公报。)。这里，超声波清洗是使包含施加超声波后的纯水 溶剂的药液接触到晶圆表面的清洗方法。另外，双流体喷射清洗是使 纯水溶剂(通常，仅为纯水)与喷射用气体在喷嘴内混合，使其喷射到 晶圆表面上的清洗方法。这样的双流体喷射清洗，通常由于仅使用室 温(例如25。C)的纯水和喷射用气体，在成本上具有优势，由于可以通 过喷射气体的流量来控制物理的清洗力，可以降低晶圆的损伤。
这里，在前端的半导体装置的BEOL中，使用含铜布线。作为有 关含铜布线的形成工序，是在绝缘层上形成通路孔和布线槽(trench) 后，在有关的通路孔及布线槽内用电镀埋入含铜的金属材料，再用 CMP(化学机械研磨)进行平坦化，广泛使用所谓双镶嵌(dual damascene)工艺。当用干法蚀刻及灰化在绝缘层上形成通路孔时，通 常，在下层的布线上，用预先形成的蚀刻阻挡膜来停止蚀刻。
但是，近年来，作为这样的含铜布线结构的层间绝缘层，要求低 介电常数(低k)的材料。这样的低k材料由于降低k值(介电常数值)， 材料的密度变低。因此，由于形成通路孔时的干法蚀刻及灰化，在蚀 刻阻挡膜上容易形成达到其下层的布线的针孔。这样，本发明者发现， 在蚀刻阻挡膜上形成针孔的状态下，如果进行使用纯水溶剂的清洗处 理，则形成在通路孔底部的蚀刻阻挡膜的下方的含铜布线会受到腐蚀 并产生空洞。
另一方面，如果没有用水溶剂的清洗工序，则会构成在晶圆上残 留污染物质的状态，降低半导体装置的制造的成品率。另外，通过加 厚蚀刻阻挡膜，或提高绝缘层的密度，虽可以抑制针孔的发生，但k
值又变高。
另外，作为不使用纯水溶剂的清洗，例如千冰清洗及空气溶胶清 洗等。这里，所谓干冰清洗，指的是将液态二氧化碳从流体喷嘴喷射 而生成的固态二氧化碳和液态二氧化碳的微粒，使其沖击晶圆表面的 清洗方法。另外，所谓空气溶胶清洗，指的是将氩和氮冷却到凝固点 以下，使所得到的固体颗粒喷射到晶圆表面上的方法。但是，这些方 法存在着所谓装置成本和运行成本高的问题
发明内容

本发明是鉴于上述课题所作的发明，其目的在于，提供包含在通 路孔形成工序中，即使在蚀刻阻挡膜上形成针孔，在其蚀刻阻挡膜的 下层的含铜布线上也不会发生腐蚀的清洗工序的半导体装置的制造 方法。
本实施例的半导体制造装置的制造方法，设有以下工序。 (A)在半导体衬底上形成含铜的第1布线。(B)在第1布线上形成蚀 刻阻挡膜。(C)在蚀刻阻挡膜上形成绝缘层。(D)在绝缘层上形成达到 蚀刻阻挡膜的通路孔。(F)除去蚀刻阻挡膜，使通路孔达到第l布线， 第1布线从通路孔露出。(E)在上述(F)工序之前，用有机溶剂清洗通 路孔和绝缘层的表面。
依据本实施例的半导体装置的制造方法，用有机溶剂清洗通路孔 和绝缘层的表面。因此，在通路孔形成工序中，即使在蚀刻阻挡膜上 形成针孔，也可以抑制在其蚀刻阻挡膜的下层的第1布线上发生腐蚀。
本发明的上述的及其它的目的、特征、形态和优点，当可通过参 照附图而理解的本发明的以下详细说明而知。


是概略表示具有多层结构的布线的半导体装置的构成的剖面图。
图18A作为用以说明使用纯水溶剂的清洗处理的问题点的概略剖 面图，表示通路孔的形成工序，图18B是表示使用纯水溶剂的清洗工 序的示图。
图19是表示双流体喷射清洗装置的一实施例的概略图。
图20是表示流体超声波清洗装置的一实施例的概略图。
图21是表示浸渍超声波清洗装置的一实施例的概略图。
图22是表示浸渍超声波清洗装置的其它实施例的概略图。
图23是表示使用纯水溶剂的双流体喷射清洗与使用有机溶剂的双
流体喷射清洗的各自的铜布线的腐蚀数的示图。
图24A是从多个针孔的每一个露出的铜布线的部分中，表示仅从
1个针孔露出的部分腐蚀后的状态的显微照片。图24B是将图24A腐
蚀后的部分放大示出的显微照片。
图25是表示测量清洗时的晶圆中心部与外周部的温度后的结果的示图。
具体实施方式

以下，就本发明的实施例，根据附图进行说明。 (实施例1)
首先，就本实施例的半导体装置的制造方法概略进行说明。
在上述制造方法中，用有机溶剂清洗通路孔和绝缘层的表面的(E) 工序，在除去蚀刻阻挡膜而使第1布线从通路孔露出的(F)工序之前进 行。
首先，在半导体衬底1上，在用元件分离绝缘膜2规定的活性区 域上，设置M0S晶体管Q1。这里，M0S晶体管Q1具有形成在半 导体衬底1的表面上的一对源极.漏极区域34;夹在其1对源极.漏极 区域34的半导体衬底1的区域上，隔着栅氧化膜31设置的栅电极32。 另外，在栅电极32的两侧面上，分别设置侧壁绝缘膜33。
接着，在半导体村底1上形成绝缘层4,以覆盖该MOS晶体管Ql。 形成贯通该绝缘层4,达到源极*漏极区域34的接触孔，在该接触孔 内形成含铜布线4w，使其电连接在源极*漏极区域34上。
然后，在布线4w上依次形成蚀刻阻挡膜5es、绝缘层5。形成贯
通这些绝缘层5及蚀刻阻挡膜5es的沟槽，在该沟槽内形成含铜布线5w，使其电连接在布线4w上((A)工序)。
再者，在布线4w与绝缘层4之间以及布线5w与绝缘层5之间， 基于抑制布线的迁移的观点，理想的做法是形成阻挡金属层BM。另 夕卜，基于这样的观点，阻挡金属层的理想材料是含有由Ta、 Ti、 W及 Ru组成的组中选择的至少1种的材料。
参照图3，在布线5w上形成蚀刻阻挡膜6es((B)工序)。
参照图4，在蚀刻阻挡膜6es上形成绝缘层6((C)工序)。
参照图8,在绝缘层6上用电镀形成由^^铜的材质构成的导电层 6w，使其埋入通路孔6v内。之后，用CMP(Chemical Mechanical Polishing)法除去导电层6w，直至绝缘层6的上表面露出。
再者，基于抑制布线的迁移的观点，理想的^f故法是在导电层6w 与绝缘层6之间，形成阻挡层金属BM。另外，在形成阻挡金属层BM 后，在实施上述的CMP法时，用CMP法除去绝缘层上表面上的阻挡 层金属BM，露出绝缘层6的上表面。
通过以上步骤制造本实施例的半导体装置。
再者，在上述中，含铜布线4w、 5w、 6w各自由例如^^铜质量99%， 且含其它轻元素(S、 O、 Cl、 C、 N等)的材质构成。另外，基于可靠 停止绝缘层5、 6各自的蚀刻的观点，各蚀刻阻挡膜5es、 6es最好包 含从由SiCN、 SiCO、 SiC及SiN组成的组中选择的至少1种的材料。 另外，各蚀刻阻挡膜5es、 6es最好构成为例如，由从下方依次层叠 SiCN膜(厚度30nm)和SiCO膜(厚度30nm)的层叠结构。另外，基于 降低介电常数的观点，各绝缘层4、 5、 6最好含有从由TEOS(四乙氧 基硅烷)、SiOF及SiOC组成的组中选择的至少1种低k材料。绝缘层 4、 5、 6各自的介电常数理想值是3以下。
接着，就本实施例的作用效果进行说明。
图18A是表示在通路孔的形成时，在布线上的蚀刻阻挡膜上生成针孔的状态的概略剖面图，图18B是表示在蚀刻阻挡膜上生成针孔的 状态下，用纯水溶剂清洗晶圆表面时的状态的概略剖面图。
参照图18A,在上述(D)工序(图5)中，由于用以形成达到蚀刻阻挡 膜6es的通路孔6v的干法蚀刻E等原因，蚀刻阻挡膜6es上容易形成 达到其下层的布线5w的针孔6e h。
参照图18B，在产生该针孔6eh的状态下，用纯水溶剂W清洗处 理晶圆表面后，本发明者发现，针孔下的含铜布线5w ^皮腐蚀并生成 空洞5wh。由这样的布线5w的腐蚀产生的空洞，会引起布线的连接 不良。
下面，为了得到上述知识，就本发明者进行的实验内容及其结果 进行说明。
首先，本发明者在铜布线上形成具有针孔的层的状态下，进行了 用纯水溶剂的清洗和用有机溶剂(HFE7100、 HFE7300)的清洗。具有针 孔的层，作为从下方依次层叠SiCN膜(厚度30nm)和SiCO膜(厚度 30nm)的层叠结构。另外，清洗用双流体喷射清洗进行。其双流体喷 射清洗的清洗条件如下。
接着，本发明者测量了上述清洗时的晶圆中央部与外周部的温度， 其结果示于图25。
从图25的结果知，使用纯水溶剂情况下的清洗时的晶圓温度，无 论是中央部及外周部的任何一处都是25'C左右。另外，在HFE7300 的情况下，晶圓的温度在中央部及外周部的任何一处都是11。C 13。C, 在HFE7100的情况下，晶圆的温度在中央部及外周部的任何一处都是 國5。C -7。C。
如果将水或有机溶剂从用以清洗的喷嘴喷射，则引起水或有机溶 剂的蒸发，由于其气化热，使密闭清洗室内部冷却。于是，存在晶圆 的通路孔和绝缘层的表面产生结露而产生水的可能。
这里，HFE7100的沸点是61。C，比HFE7300的沸点98。C低。因 此，HFE7100比HFE7300容易蒸发，因此，祐j人为是由于气化热， 晶圓表面的温度比使用HFE7300时变得更低。
通常，净化间的露点是9。C。因此，在晶圆的表面温度比该露点(9 。C左右)低的HFE7100中，晶圓的通路孔和绝缘层的表面产生结露， 变得容易产生水，坤皮认为容易腐蚀铜布线。因而，为了进一步抑制铜 布线的腐蚀，有机溶剂的沸点理想值在HFE7300的沸点98。C以上。
对于用本实施例的(E)工序的有机溶剂进行清洗的工序，并无特别 限制，但基于有效除去附着在绝缘层6、针孔6v、布线槽6t、露出的布线5w等的表面上的污染物质的观点，最好进行用以下的实施例 1A 1C说明的清洗方法。
(实施例1A)
参照图19,实施例1的(E)工序中，理想的方法是将有机溶剂C 和喷射用气体BG用喷嘴120混合，在通路孔和绝缘层的表面上进行 用喷射的双流体喷射的清洗。
参照图19,本实施例的双流体喷射清洗，按下例那样进行。首先， 将(D)工序结束后，形成有通路孔和绝缘层的晶圆50固定在工作台114 上，使晶圆50旋转。在用以使双流体混合的喷嘴120上供给喷射用 气体BG和有机溶剂C,用喷嘴120形成有机溶剂C的微小的雾CM， 该雾CM被喷射到晶圆50的通路孔和绝缘层的表面。喷射用气体BG 和有机溶剂C的混合不管是在喷嘴120内部进行的方式(内部混合型)， 或在喷嘴120的外部进行的方式(外部混合型)，也可以^_任何其它方 式。这里，喷射用气体只要是可以进行形成雾的雾喷射的气体，则无特别限制，但基于防止水分混入的观点，最好使用干燥空气、氮气等。
这样，除去由于(D)工序等附着在通路孔和绝缘层表面的污染物。
这里，密闭清洗室110内用过的有机溶剂C从清洗罩112内的溶 剂回收口 116回收到溶剂罐126内。回收到溶剂罐126内的有机溶剂 C在溶剂精炼装置128内除去污染物质并被精炼。精炼后的有机溶剂 C再用过滤器122f过滤，再次送给喷嘴120，用于接着的晶圆清洗。
如本实施例1A所示，在一边使晶圆旋转， 一边进行清洗的情况下， 有发生由静电引起的充电之虞。因此，理想的做法是用除电装置118 防止由静电引起的充电的发生。
因此，为了防止晶圆50的通路孔和绝缘层表面的结露，理想的做 法是向密闭清洗室110内供给结露防止用气体AG。这里，结露防止 用气体如果是可以防止通路孔和绝缘层表面的结露的气体，则无特别 限制，但最好使用干燥空气、氮气等露点低的气体。另外，为了防止 结露，理想的做法是一边在^皮密闭的室110内清除干燥空气和氮气中 的至少一种， 一边在氮气气氛中进行清洗。
这里，被用于本实施例1A的双流体喷射清洗的有机溶剂C,最好 是这样的溶剂具有对水溶解度为2%质量以下，沸点80。C以上，蒸 汽压0.01MPa以下，蒸发热120kJ/kg以下，密度lg/cn^以上，表面张力在2(TC、 1013hPa时为72.8mN/m以下，对气溶解度高于对水溶 解度，且不具有闪点。以下就各性质进行说明。
(al)对水溶解度的理想值是2%质量以下的有机溶剂C。由于使用 对水溶解度为2%质量以下的有机溶剂C，可以有效抑制含铜布线的
(a2)理想的有机溶剂是，沸点8CTC以上，蒸汽压O.OlMPa以下， 蒸发热120J/kg以下难于蒸发的有机溶剂。清洗时， 一旦有机溶剂C 蒸发，由于蒸发时发生的气化热，使密闭清洗室110内冷却，在晶圆 50的通路孔和绝缘层的表面上产生结露，有产生水之虞。在那样的情 况下，如果在通路孔的底部的蚀刻阻挡膜上有针孔，则有下层的含铜 布线受腐蚀之虞。因此，由于使用不易蒸发的有机溶剂，可以防止晶 圆50的通路孔和绝缘层表面的结露。
(a3)最好是密度为lg/cm3以上的有机溶剂。由于提高有机溶剂C 及其雾气的密度，可提高清洗能力。
(a4)最好采用表面张力在20°C、 1013hPa时是72.8mN/m以下的有 机溶剂C。表面张力越低，越容易形成细雾，所形成的雾气越细，可 以形成越多的雾气，从而提高清洗能力。
(a5)最好是对气溶解度高于对水溶解度的有机溶剂C。有机溶剂C 中的气体的浓度越高，由气体产生的发泡效果就越高，所形成的雾气 量增多，从而提高清洗能力。
(a6)不具有闪点的有机溶剂C，从安全观点看是理想的。 作为具有从上述(al)至(a6)的特征的有机溶剂C,例如有C6F13OCH3等的HFE(氢氟醚)。
(实施例IB)
参照图20，实施例1的(E)工序最好用单片喷嘴吐出型超声波清洗 来进行，将施加超声波后的有机溶剂C喷射到通路孔和绝缘层表面。
参照图20，用以进行上述清洗的单片喷嘴吐出型超声波清洗装置 200，在密闭清洗室210内设有喷嘴220。喷嘴220设有用以回收供给 用于清洗的有机溶剂C的溶剂循环管路222。在溶剂循环管路222上 设有溶剂罐226、溶剂精炼装置228、过滤器222f及泵222p、 222q。 这里，在喷嘴220与溶剂循环管路222的喷嘴侧的泵222q之间，设 有用以向有机溶剂C施加超声波的超声波施加装置240。在该超声波 施加装置240上，设有例如超声波振荡元件。另外，在密闭清洗室210 内设置清洗罩212。在该清洗罩212内设有工作台214，用以保持形 成有通路孔和绝缘层的晶圆50并使其旋转。另外，清洗罩212具有 回收使用后的溶剂的溶剂回收口 216。在密闭清洗室210内，还设有 放电装置、软X线照射装置、电离器及紫外线照射装置等的除电装置 218。另外，密闭清洗室210设有结露防止用气体管路234，用以供给 室内防结露用的气体AG。
参照图20，本实施例的单片喷嘴吐出型超声波清洗以如下方式进 行。首先，将(D)工序结束后形成了通路孔和绝缘层的晶圆50固定在 工作台214上，使晶圆50旋转。向喷嘴220供给用超声波施加装置 240施加超声波后的有机溶剂C,施加超声波后的有机溶剂C从喷嘴 220喷射到晶圆50的通路孔和绝缘层的表面上。如此，除去由于(D) 工序等附着在通路孔和绝缘层表面的污染物质。
如实施例1B所示，在边使晶圓旋转边清洗的情况下，与实施例1A 一样，有发生由静电引起的充电之虞。为此，最好用除电装置218防 止由静电导致的充电的发生。
另外，与实施例1A的情况一样，将有机溶剂C用喷嘴220喷射， 会引起有机溶剂C的蒸发，由于有机溶剂C的气化热，使密闭清洗室 210内冷却。于是，有在晶圆50的通路孔和绝缘层的表面上产生结露 而产生水之虞。在这样的情况下，若通路孔的底部的烛刻阻挡膜上有 针孔，则会有腐蚀下层的含铜布线之虞。
因此，为了防止晶圆50的通路孔和绝缘层表面的结露，最好将结 露防止用气体AG送到密闭清洗室210内。这里，结露防止用气体只 要是可以防止通路孔和绝缘层表面的结露的气体，并无特别限制，但 最好使用干燥空气、氮气等的露点低的气体。另外，为了防止结露， 最好在^皮密闭的室210内一边清除干燥空气和氮气中的至少一种，一 边在氮气气氛中进行清洗。
这里，与实施例1A—样，被用于实施例1B那样的单片喷嘴吐出 型超声波清洗的有机溶剂C最好是这样的溶剂对水溶解度在2%质 量以下，沸点在80。C以上，蒸汽压在O.OlMPa以下，蒸发热在120kJ/kg 以下，密度在lg/cn^以上，表面张力在20。C、 1013hPa时是72.8mN/m 以下，对气溶解度高于对水溶解度，不具有闪点。即，在实施例1B 中，与实施例1A—样，作为具有从上述(al)至(a6)的特征的有机溶剂C，最好使用C6FbOCHs等的HFE(氢氟醚)。
参照图20，在实施例IB中，有机溶剂C最好在施加超声波之前， 溶解有气泡生成用气体CG。在溶解有气泡生成用气体CG的有机溶 剂C中施加超声波，就会在有机溶剂C中形成微气泡(空泡现象)。微 气泡在晶圆50的表面上碰撞而破灭时的能量，促进污染物质的除去。 这里，基于由超声波的施加引起的微气泡容易生成的观点，气泡生成 用气体CG最好是从由氢气、氮气、氧气和二氧化碳气体組成的组中 选择的至少l种的气体。另外，基于增多由超声波施加引起的有机溶 剂C中微气泡的生成量的观点，大气中的有机溶剂中的微气泡生成用 气体CG的溶解摩尔浓度最好在饱和摩尔浓度的60%以上。
施加超声波之前，在有机溶剂C中使气泡生成用气体CG溶解的 方法并无特别限制。例如，可以使用如图20所示的装置，即，在溶 剂循环管路222上，在喷嘴220 —侧看从设有超声波施加装置240的 位置离开的位置上，设置供给气泡生成用气体CG的气泡生成用气体 管路224。
再者，以上就作为单片超声波清洗，将用安装在喷嘴上的由超声 波振荡元件施加超声波的有机溶剂喷射到衬底表面上的喷嘴吐出型 作了说明，但也可使用在衬底表面与杆件之间充满有机溶剂，用安装 在杆件上的超声波振荡元件，在有机溶剂中施加超声波的杆件型。
(实施例1C)
参照图21,在实施例1的(E)工序中，最好将通路孔和绝缘层的表 面浸渍在有机溶剂C中，进行施加超声波的浸渍超声波清洗。
参照图21，用以进行上述清洗的浸渍超声波清洗装置300A设有清洗槽310、用以加热清洗槽内部的加热器350以及在清洗槽内施加 超声波的超声波施加装置340。在超声波施加装置340上，设有例如 超声波振荡元件。另外，清洗槽310设有溶剂循环管路322。溶剂循 环管路322上设有溶剂补充管路322c、过滤器322f以及泵322p。
本实施例的浸渍超声波清洗参照图21,例如按以下方式进行。首 先，在清洗槽310内的有机溶剂C中，浸渍形成(D)工序结束后的通 路孔和绝缘层的晶圆50。这里，为了高效地清洗，最好一次浸渍多个 晶圆50。
接着，用加热器350加热有机溶剂C至预定温度。这里，有机溶 剂C的温度理想值为40。C以上。将晶圓50从有机溶剂C中拉起后， 通过有机溶剂C从晶圆50的表面蒸发时的气化热来使晶圓50冷却。 这时，在有机溶剂C的温度不足4(TC的情况下，有在晶圓50的通路 孔和绝缘层的表面上产生结露而产生水的可能性。在这^^羊的情况下， 如果在通路孔的底部的蚀刻阻挡膜上有针孔，则有腐蚀下层的^4同布
线之虞。
另外，基于通过超声波的施加在有机溶剂C中微气泡的生成量多 的观点，大气中的有机溶剂C中的气泡生成用气体CG的溶解摩尔浓 度最好是饱和摩尔浓度的60%以上。
在浸渍晶圆50的有机溶剂C中使气泡生成用气体CG溶解的方法， 并无特别限制。例如，参照图22，可在浸渍超声波清洗装置300B的 溶剂循环管路322上，增加溶剂补充管路322c、过滤器322f及泵322p， 在溶剂补充管路322c的合流点与过滤器322f之间设有气泡生成用气 体溶解装置327。另外，气泡生成用气体溶解装置327设有将气泡生 成用气体CG送到有机溶剂C的气泡生成用气体管路324。通过设有 这样的气泡生成用气体管路324及气泡生成用气体溶解装置327的溶 剂循环管路322，可以在清洗槽310内配置溶解有气泡生成用气体CG 的有机溶剂C。
在溶解有上迷的气泡生成用气体CG的有机溶剂C中，浸渍在(D) 工序结束后形成了通路孔和绝缘层的晶圆50。在溶解有该气泡生成用 气体CG的有机溶剂C中施加超声波，从而在有机溶剂C中形成微气 泡(空泡现象)。该微气泡在晶圓50的表面上碰撞而破灭时的能量，促 进晶圆50的通路孔和绝缘层表面的污染物质的除去。这里，基于由 施加超声波产生的微气泡容易生成的观点，气泡生成用气体CG最好 是由氢气、氮气、氧气和二氧化碳气体组成的组中选择的至少l种气 体。另外，基于通过施加超声波在有机溶剂C中微气泡生成量多的观 点，大气中的有机溶剂C中气泡生成用气体CG的溶解摩尔浓度最好 是饱和摩尔浓度的60%以上。这里，为了高效清洗，理想的做法是一 次浸渍多个晶圆50。
接着，用加热器350将溶解有气泡生成用气体CG的有机溶剂C 加热至预定温度。这里，如上所述，有机溶剂C的温度的理想值是40 'C以上。
然后，用超声波施加装置340在清洗槽310内溶解有气泡生成用 气体CG的有机溶剂C中施加超声波。于是，在有机溶剂C中形成 微气泡。该微气泡在晶圓的表面上碰撞而破灭时的能量，促进晶圆50 的通路孔和绝缘层表面的污染物质的除去。
(Pl)最好釆用对水溶解度为2%质量以下的有机溶剂。由于使用对 水溶解度为2%质量以下的有机溶剂，可以有效抑制含铜布线的腐蚀。
(P2)最好采用对气溶解度高于对水溶解度的有机溶剂C。溶解在有 机溶剂C中的气泡生成用气体CG的浓度越高，通过施加超声波而形 成的微气泡的生成量就越多，从而可提高清洗能力。
即参照图l,,实施例2的半导体装置的制造方法设有(A)工序、 (B)工序、(C)工序、(D)工序、(El)工序、(H)工序、(E2)工序、(F)工序 及(G)工序。
在实施例2的半导体装置的制造方法中，具体地说，与实施例1 一样，首先进行(A)工序(图2)、 (B)工序(图3)、 (C)工序(图4)、 (D)工 序(图5)及(E1)工序(图6)。
参照图11，用有机溶剂C清洗通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6 的表面((E2)工序)。
该有机溶剂c最好是氢氟醚。在作为有机溶剂c的氢氟醚中，特
别优选HFE7100(化学式C4F9OCH3、沸点61 °C 、对水溶解度95ppm(质 量％))、 HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76°C 、对水溶解度92ppm(质 量％))、 HFE7300(化学式C6F13OCH3、沸点98°C 、对水溶解度67ppm(质 量％》。
另外，有机溶剂最好是沸点为98。C以上的溶剂，且最好是具有在 质量％上为67ppm以下的对水溶解度的溶剂。
因此，在上述(D)工序和/或(E1)工序中，即使在蚀刻阻挡膜6es上 形成针孔6e h，在(E2)工序中也能够不腐蚀在蚀刻阻挡膜6es下层的 含铜布线5w而清洗通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面。
参照图12,除去蚀刻阻挡膜6es，使布线5w露出((F)工序)。除去 蚀刻阻挡膜6es的方法并无特别限制，但基于使微细的通路孔6v的容 易形成的观点，最好采用干法蚀刻E。
再者，基于抑制布线移动(migration of the interconnection)的》见点， 最好在导电层6w与绝缘层6之间形成阻挡金属层BM。
用以上的工序制造了本实施例的半导体装置。
对于本实施例的(E1)工序及(E2)工序中用有机溶剂进行清洗的工 序，并无特别限制，但从有效去除附着在绝缘层6、通路孔6v、布线 槽6t、露出的布线5w等的表面上的污染物质的观点出发，最好进行 与上述的实施例1A同样的双流体喷射清洗，与实施例1B同样的单片 超声波清洗或与实施例1C同样的浸渍超声波清洗。
(实施例3)
参照图1，本发明的实施例3的半导体装置的制造方法包括(A)工序、(B)工序、(C)工序、(D)工序、(H)工序、(E2)工序、(F)工序及(G) 工序。
即参照图1,实施例4的半导体装置的制造方法包括(A)工序、 (B)工序、(C)工序、(D)工序、(El)工序、(F)工序、(J1)工序及(G)工序。
通过在(F)工序后进行(J1)工序，可以用有机溶剂C除去由于(F)工 序附着在露出的布线5w、通路孔6v及绝缘层6的表面上的污染物质， 而不腐蚀^^铜布线5w。
该有机溶剂c最好是氢氟醚。在作为有机溶剂c的氢氟醚中，特
别优选HFE7100(化学式C4F9OCH3、沸点61°C、对水溶解度95ppm(质 量％))、 HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76°C 、对水溶解度92ppm(质 量％))、 HFE7300(化学式C6FbOCHs、沸点98'C 、对水溶解度67卯m(质
量％》。
另外，有机溶剂最好是具有98。C以上的沸点的溶剂，且最好是具 有在质量％上为67ppm以下的对水溶解度的溶剂。
这里，对于用实施例4的(E1)工序及(J1)工序的有机溶剂C进行清 洗的工序无特别限制，但基于有效除去附着在绝缘层6、通路孔6v、 布线6t、露出的布线5w等的表面上的污染物质的观点，最好采用与 实施例1A同样的双流体喷射清洗，与实施例1B同样的单片超声波清 洗或与实施例1C同样的浸渍超声波清洗。
(实施例5)
本实施例5的半导体装置的制造方法，参照图1及图16,在实施例2的(F)工序与(G)工序之间还包括(J)用有机溶剂C清洗露出的布 线5w、通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面的工序((J2)工序)。
另外，有机溶剂最好是具有98。C以上的沸点的溶剂，且最好是具 有在质量％上为67ppm以下的对水溶解度的溶剂。
这里，对于用实施例5的(E1)工序、(E2)工序及(J2)工序的有机溶 剂进行清洗的工序无特别限制，但基于有效除去附着在绝缘层6、通 路孔6v、布线槽6t、露出的布线5w等的表面上的污染物质的观点， 最好采用与实施例1A同样的双流体喷射清洗、与实施例1B同样的单 片超声波清洗或与实施例1C同样的浸渍超声波清洗。
(实施例6)
参照图1及图16,本发明的实施例6的半导体装置的制造方法在
29在本实施例3的(F)工序与(G)工序之间还包括(J)用有机溶剂C清洗 露出的布线5w、通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面的工序((J2)
工序)。
即参照图1，实施例6的半导体装置的制造方法包括(A)工序、 (B)工序、(C)工序、(D)工序、(H)工序、(E2)工序、(F)工序、(J2)工序 及(G)工序。
通过(F)在工序后进行(J2)工序，可以除去由于(F)工序附着在露出 的布线5w、通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面上的污染物质， 不会由于(J2)工序而腐蚀下层的含铜布线5w。该有机溶剂C最好是与 记栽于实施例5的溶剂相同的溶剂。
这里，对于用实施例6的(E2)工序及(J2)工序的有机溶剂C进行清 洗的工序无特别限制，^f旦基于有效除去附着在绝缘层6、通路孔6v、 布线槽6t、露出的布线5w等的表面上的污染物质的观点，最好采用 与实施例1A同样的双流体喷射清洗、与实施例1B同样的单片超声波 清洗或者与实施例1C同样的浸溃超声波清洗。
在从上述的实施例1至实施例6的制造方法中，通过在(G)工序后 再重复从图1所示的(B)工序至(G)工序的工序，可以得到具有多层结 构的布线的半导体装置。具体地说，参照图17，可通过进行如下工序 得到具有多层结构的布线的半导体装置。
首先，在实施例5的(G)工序后的布线6w的层上形成蚀刻阻挡膜 7es((B)工序)。然后，在蚀刻阻挡膜7es上形成绝缘层7((C)工序)。接 着，在绝缘层7上形成到达蚀刻阻挡膜7es的通路孔((D)工序)。然后，
用有机溶剂清洗通路孔和绝缘层7的表面((E)工序)。继之，在通路孔的上部形成布线槽((H)工序)。进而，用有机溶剂清洗通路孔、布线槽 及绝缘层7的表面((I)工序)。然后，除去蚀刻阻挡膜7es,使布线6w 露出((F)工序)。接着，用有机溶剂清洗露出的布线6w、通路孔、布线 槽及绝缘层7的表面((K)工序)。然后，再形成电连接至露出的布线6w 的布线7w((G)工序)。通过这些工序，可以在配置在蚀刻阻挡膜6es 与绝缘层6中的布线6w的层上，形成配置在蚀刻阻挡膜7es与被配 置在绝缘层7中的布线7w的层。
这样，通过重复上述工序，可以在配置在蚀刻阻挡膜7es与绝缘层 7中的布线7w的层上形成配置在蚀刻阻挡膜8es与绝缘层8中的布线 8w的层。并且，在配置在蚀刻阻挡膜8es与绝缘层8中的布线8w的 层上，可形成配置在蚀刻阻挡膜9es与绝缘层9中的布线9w的层。 并且，在配置在蚀刻阻挡膜9es与绝缘层9中的布线9w的层上，可 以形成配置在蚀刻阻挡膜10es与绝缘层10中的布线10w的层。通过 以上过程，可以构筑多层布线结构。再者，为了防止布线的移动，各 层中，在布线与绝缘层之间形成阻挡金属层BM。
再者，通过在布线10w的层上形成蚀刻阻挡膜lies,在蚀刻阻挡 膜lies上形成绝缘层11，在绝缘层11上形成钝化膜19，在钝化膜 19上形成聚酰亚胺膜20,可以得到具有包含MOS晶体管Ql的多层 布线结构的半导体装置。
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序的半导体装置的制造方法。这里公开的实施例中的所有各点均为示 例性的，不应认为是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明而是 由权利要求书表述，本发明包括权利要求书和与权利要求书具有等同 意义的范围内的所有变更。
权利要求
1. 一种半导体装置的制造方法，包括如下工序(A)在半导体衬底上形成含铜的第1布线；(B)在所述第1布线上形成蚀刻阻挡膜；(C)在所述蚀刻阻挡膜上形成绝缘层；(D)在所述绝缘层上形成达到所述蚀刻阻挡膜的通路孔；(F)除去所述蚀刻阻挡膜，以使所述通路孔达到所述第1布线而使所述第1布线从所述通路孔露出；以及(E)在所述(F)工序之前，用有机溶剂清洗所述通路孔和所述绝缘层的表面。
2. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述有机溶剂是具有98。C以上沸点的溶剂。
3. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述有机溶剂是在质量％上具有67ppm以下的对水溶解度的溶剂。
4. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述有机溶剂是氢氟醚。
5. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于还包 括(H)工序在所述(D)工序后和所述(F)工序前，在所述通路孔的上部形成布线
6. 如权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述(E)工序在所述(H)工序前后的至少任一工序中进行。
7. 如权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于所述 (E)工序包含如下工序(E1)在所述(H)工序之前，用所述有机溶剂进行清洗； (E2)在所述(H)工序之后，用所述有机溶剂进行清洗。
8. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于还包 括(J)工序在所述(F)工序之后，用有机溶剂清洗露出的所述第1布线、所述 通路孔及所述绝缘层的表面。
9. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于还包 括(G)工序在所述(F)工序之后，形成电连接至露出的所述第1布线的第2布线。
10. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 在所述(E)工序中，进行将所述有机溶剂和喷射用气体用喷嘴混合后向所述通路孔和所述绝缘层的表面喷射的双流体喷射清洗。
11. 如权利要求IO所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 用于所述清洗的所述有机溶剂的对水溶解度为2%质量以下，其沸点为80。C以上，蒸汽压为O.OlMPa以下，蒸发热为120kJ/kg以下， 密度为lg/cn^以上，表面张力在20。C、 1013Pa时为72.8mN/m以下， 对气溶解度高于对水溶解度，且不具有闪点。
12. 如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 在密闭室内，边清除干燥空气和氮气中任一气体，边在氮气气氛中进行所述清洗。
13. 如权利要求l所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述(E)工序以单片超声波清洗方式进行，其中用施加超声波后的所述有机溶剂清洗所述通路孔和所述绝缘层的表面。
14. 如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 用于所述清洗的所述有机溶剂的对水溶解度在2%质量以下，沸点为80。C以上，蒸汽压为O.OlMPa以下，蒸发热为120kJ/kg以下，密 度为lg/cm3以上，表面张力在20。C、 1013hPa时为72.8mN/m以下， 对气溶解度高于对水溶解度，且不具有闪点。
15. 如权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于在密闭室内，边清除干燥空气和氮气中任一气体，边在氮气气氛 中进行所述清洗。
16. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述(E)工序以浸渍超声波清洗方式进行，其中使所述通路孔和所述绝 缘层的表面浸渍在所述有机溶剂中并施加超声波。
17. 如权利要求16所述的半导体装置的制造方法，其特征在于以下，对气溶解度高于对水溶解度，且不具有闪点。
18. 如权利要求l所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述有机溶剂中溶解有气泡生成用气体。
19. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述蚀刻阻挡膜包含从由SiCN、 SiCO、 SiC及SiN组成的组中选择的至少一种材料。
20. 如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于 所述绝缘层包含从由TEOS、 SiOF及SiOC组成的组中选择的至少l种低k材料。
全文摘要
本发明涉及包含能够抑制含铜布线的腐蚀的清洗工序的“半导体装置的制造方法”，其中包括如下工序在半导体衬底(1)上形成含铜布线(5w)((A)工序)；在布线(5w)上形成蚀刻阻挡膜(6es)((B)工序)；在蚀刻阻挡膜(6es)上形成绝缘层(6)((C)工序)；在绝缘层(6)上形成达到蚀刻阻挡膜(6es)的通路孔((D)工序)；用有机溶剂(C)清洗通路孔(6v)和绝缘层(6)的表面((E)工序)；除去蚀刻阻挡膜，使布线(5w)露出((F)工序)；以及再形成电连接至露出的布线(5w)的布线(6w)((G)工序)。
文档编号H01L21/3105GK101442024SQ20081017864
公开日2009年5月27日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年11月22日
发明者广田祐作, 菅野至 申请人:株式会社瑞萨科技