具体实施方式
[0012]
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。
[0013]
参照图1,在本实施例的半导体装置的制造方法中,首先,在半导体衬底上形成含铜的第1布线((A)工序)。在该第1布线上形成蚀刻阻挡膜((B)工序)。在该蚀刻阻挡膜上形成绝缘层((C)工序)。在该绝缘层上形成达到蚀刻阻挡膜的通路孔((D)工序)。用有机溶剂清洗通路孔和绝缘层的表面((E)工序)。除去蚀刻阻挡膜,使通路孔达到第1布线,第1布线从通路孔露出((F)工序)。形成电连接到露出后的第1布线上的第2布线((G)工序)。
[0014]
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。
[0015]
下面,用半导体装置的剖面图具体地进行说明上述制造方法。
参照图2,在半导体衬底1上形成含铜布线5w的工序((A)工序),例如按如下方式进行。
[0016]
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MOS晶体管Q1。这里,MOS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。
[0017]
接着,在半导体衬底1上形成绝缘层4,以覆盖该MOS晶体管Q1。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。
[0018]
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)。
[0019]
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。另外,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。
[0020]
参照图3,在布线5w上形成蚀刻阻挡膜6es((B)工序)。
[0021]
参照图4,在蚀刻阻挡膜6es上形成绝缘层6((C)工序)。
[0022]
参照图5,在绝缘层6上形成达到蚀刻阻挡膜6es上方的通路孔6v((D)工序)。形成通路孔6v的方法无特别限制,但基于容易形成微细的通路孔6v的观点,理想的方法是干法蚀刻E。由于这样的干法蚀刻E,在通路孔6v及绝缘层6的表面上会附着蚀刻残渣等的污染物质。
[0023]
参照图6,用有机溶剂C清洗通路孔6v及绝缘层6的表面((E)工序)。该有机溶剂C理想的材料是氢氟醚。特别是,即使在氢氟醚中,理想的是HFE7100(化学式C4F9OCH3、沸点61℃、对水溶解度95ppm(质量%))、HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76℃、对水溶解度92ppm(质量%))、HFE7300(化学式C6F13OCH3、沸点98℃、对水溶解度67ppm(质量%))。
[0024]
另外,有机溶剂最好是具有98℃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。
[0025]
参照图7,除去蚀刻阻挡膜6es((F)工序),使通路孔6v达到布线5w,布线5w从通路孔6v露出。除去蚀刻阻挡膜6es的方法无特别限制,但基于容易形成微细的通路孔6v的观点,理想的方法是干法蚀刻E。
[0026]
参照图8,在绝缘层6上用电镀形成由含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 MechanicalPolishing)法除去导电层6w,直至绝缘层6的上表面露出。
[0027]
再者,基于抑制布线的迁移的观点,理想的做法是: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。
[0028]
参照图9,用上述的CMP法,导电层6w存留在通路孔6v内。于是,形成从导电层6w电连接至布线5w的布线6w((G)工序)。
[0029]
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各自由例如含铜质量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。
[0030]
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。
[0031]
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6eh。
[0032]
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被腐蚀并生成空洞5wh。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。
[0033]
对此,在示于本实施例的示图6的(E)工序中,进行用有机溶剂C的清洗处理。这样,在清洗处理中使用有机溶剂C时,本发明者发现了在(D)工序中,即使在蚀刻阻挡膜6es上形成针孔6eh,也可以抑制在(E)工序中,在蚀刻阻挡膜6es下方含铜布线5w的腐蚀。于是,在本实施例中,由于用有机溶剂C进行清洁处理,比用纯水溶剂的情况更可以抑制含铜布线5w的腐蚀,可以清洗通路孔6v及绝缘层6的表面,可以除去附着在它们的表面上的污染物质。
[0034]
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。
[0035]
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。
[0036]
·处理时间:20秒
·晶圆转速:100rpm
·N2流量:33.9NL/min
·溶剂(纯水或HFE)流量:150mL/min
·双流体喷嘴扫描速度:2.5mm/sec
上述的清洗结果示于图23及图24A和图24B
[0037]
[0038]
从图23的结果可知,在使用纯水溶剂的双流体喷射清洗中,即使在3次实验的任何一次中,铜布线的腐蚀数都在80个以上,成为较高的值。另一方面,在使用有机溶剂(HFE7100、HFE7300)的双流体喷射清洗中,即使任何一次的实验中,铜布线的腐蚀数都在20个以下,成为比使用纯水溶剂时更大幅度地减少铜布线的腐蚀数。可知,使用有机溶剂的清洗比使用纯水溶剂的清洗更可以抑制铜布线的腐蚀。
[0039]
这样的腐蚀产生的原因,据推测是:清洗时,在晶圆的表面上产生静电,由于其静电在针孔部电场集中,从而,由于水电离而发生氢离子,而氢离子又促进对从针孔露出的铜的腐蚀。
[0040]
由此可知,由于有机溶剂比起纯水溶剂来水量少,可以抑制铜布线的腐蚀。这里,进行上述的实验的HFE7100的对水溶解度为95ppm(质量%),HFE7300的对水溶解度为67ppm(质量%)。这样,由于HFE7300比HFE7100对水溶解度更小到67ppm,被认为更可以抑制铜布线的腐蚀。因而,为了进一步抑制铜布线的腐蚀,有机溶剂的对水溶解度的理想值应在67ppm(质量%)以下。
[0041]
再如图24A、图24B所示,用显微镜视认从针孔露出的铜布线的色彩差异,以确认是否有腐蚀。也就是铜由于腐蚀而发生氧化,生成氧化铜,变成黑色,可根据从针孔露出的铜布线的色彩是否变成黑色(图24A的中央部的针孔)来确认腐蚀。
[0042]
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。
[0043]
从图25的结果知,使用纯水溶剂情况下的清洗时的晶圆温度,无论是中央部及外周部的任何一处都是25℃左右。另外,在HFE7300的情况下,晶圆的温度在中央部及外周部的任何一处都是11℃~13℃,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-5℃~-7℃。
[0044]
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。
[0045]
这里,HFE7100的沸点是61℃,比HFE7300的沸点98℃低。因此,HFE7100比HFE7300容易蒸发,因此,被认为是由于气化热,晶圆表面的温度比使用HFE7300时变得更低。
[0046]
通常,净化间的露点是9℃。因此,在晶圆的表面温度比该露点(9℃左右)低的HFE7100中,晶圆的通路孔和绝缘层的表面产生结露,变得容易产生水,被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℃以上。
[0047]
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。
[0048]
(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。
[0049]
参照图19,用以进行上述清洗的双流体喷射清洗装置100在密闭清洗室110内,设有用以使双流体混合的喷嘴120。喷嘴120设有:用以供给喷射用气体BG的喷射用气体管路124;回收被使用于清洗的有机溶剂C,用以供给的溶剂循环管路122。在溶剂循环管路122上,设有溶剂罐126、溶剂精炼装置128、过滤器122f及泵122p、122q。另外,在密闭清洗室110内,设置清洗罩112。在该清洗罩112内,设置用以保持形成有通路孔和绝缘层的晶圆50,使其旋转的工作台114。另外,清洗罩112具有用以回收所使用的溶剂的溶剂回收口116。再者,在密闭清洗室110内,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118。另外,密闭清洗室110设有用以供给在室内防止结露用气体AG的结露防止用气体管路134。
[0050]
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),也可以是任何其它方式。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。
[0051]
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。
[0052]
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。
[0053]
另外,将有机溶剂C用喷嘴120喷射,会引起有机溶剂的蒸发,由于有机溶剂C的汽化热而使密闭清洗室110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,则有腐蚀下层的含铜布线之虞。
[0054]
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被密闭的室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。
[0055]
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℃以上,蒸汽压0.01MPa以下,蒸发热120kJ/kg以下,密度1g/cm3以上,表面张力在20℃、1013h Pa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。
[0056]
(α1)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腐蚀。
[0057]
(α2)理想的有机溶剂是,沸点80℃以上,蒸汽压0.01MPa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。
[0058]
(α3)最好是密度为1g/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。
[0059]
(α4)最好采用表面张力在20℃、1013h Pa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。
[0060]
(α5)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。
[0061]
(α6)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(α1)至(α6)的特征的有机溶剂C,例如有C6F13OCH3等的HFE(氢氟醚)。
[0062]
(实施例1B)
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。
[0063]
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。
[0064]
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。
[0065]
这里,密闭清洗室210内用过的有机溶剂C从清洗罩212内的溶剂回收口216回收到溶剂罐226内。回收到溶剂罐226内的有机溶剂C在溶剂精炼装置228内除去污染物质后加以精炼。被精炼后的有机溶剂C再用过滤器222f过滤,再次供给喷嘴220,继续用于晶圆的清洗。
[0066]
如实施例1B所示,在边使晶圆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。
[0067]
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,若通路孔的底部的蚀刻阻挡膜上有针孔,则会有腐蚀下层的含铜布线之虞。
[0068]
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,最好在被密闭的室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。
[0069]
这里,与实施例1A一样,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℃以上,蒸汽压在0.01MPa以下,蒸发热在120kJ/kg以下,密度在1g/cm3以上,表面张力在20℃、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一样,作为具有从上述(α1)至(α6)的特征的有机溶剂C,最好使用C6F13OCH3等的HFE(氢氟醚)。
[0070]
参照图20,在实施例1B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组成的组中选择的至少1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。
[0071]
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220一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。
[0072]
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。
[0073]
(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。
[0074]
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。
[0075]
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。
[0076]
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℃以上。将晶圆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圆50冷却。这时,在有机溶剂C的温度不足40℃的情况下,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的可能性。在这样的情况下,如果在通路孔的底部的蚀刻阻挡膜上有针孔,则有腐蚀下层的含铜布线之虞。
[0077]
接着,用超声波施加装置340向清洗槽310内的有机溶剂C施加超声波。由于施加在有机溶剂C上的超声波,晶圆的表面发生振动。于是,除去因(D)工序附着在晶圆50的通路孔和绝缘层表面的污染物质。
[0078]
另外参照图22,在实施例1C中,最好在浸渍晶圆50的有机溶剂C中溶解有气泡生成用气体CG。如果在溶解有气泡生成用气体CG的有机溶剂C中施加超声波,则会在有机溶剂C中形成微气泡(空泡现象)。利用该微气泡在晶圆50表面上碰撞而破灭时的能量,促进来自晶圆50的表面的污染物质的除去。这里,基于使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最好是从由氢气、氮气、氧气和二氧化碳气体组成的组中选择的至少1种的气体。
[0079]
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。
[0080]
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。
[0081]
在溶解有上述的气泡生成用气体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)。该微气泡在晶圆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1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。
[0082]
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℃以上。
[0083]
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。该微气泡在晶圆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。
[0084]
这里,用于实施例1C那样的浸渍超声波清洗的有机溶剂C最好是对水溶解度为2%质量以下、对气溶解度高于对水溶解度、不具有闪点的溶剂。下面,就各项性质进行说明。
[0085]
(β1)最好采用对水溶解度为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。
[0086]
(β2)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。
[0087]
(β3)不具有闪点的有机溶剂C从安全性观点看是理想的。
作为具有上述(β1)至(β3)的特征的有机溶剂C,例如有C6F13OCH3等的HFE(氢氟醚)。
[0088]
(实施例2)
[0089]
参照图1,本实施例的半导体装置的制造方法在实施例1的(E)工序((E1)工序)与(F)工序之间还设有:(H)在通路孔的上部形成布线槽的工序;以及(E)用有机溶剂清洗通路孔、布线槽及绝缘层的表面的工序((E2)工序)。
[0090]
即参照图1,,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、(E1)工序、(H)工序、(E2)工序、(F)工序及(G)工序。
[0091]
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)。
[0092]
上述(E1)工序后,参照图10,在通路孔6v的上部形成比通路孔6v更宽的布线槽6t((H)工序)。形成布线槽6t的方法并无特别限制,但基于微细的布线槽6t的形成容易的观点,最好采用干法蚀刻E。
[0093]
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)。
[0094]
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℃、对水溶解度95ppm(质量%))、HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76℃、对水溶解度92ppm(质量%))、HFE7300(化学式C6F13OCH3、沸点98℃、对水溶解度67ppm(质量%))。
[0095]
另外,有机溶剂最好是沸点为98℃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。
[0096]
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。
[0097]
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。
[0098]
参照图13,在绝缘层6上用电镀形成由含铜的材质构成的导电层6w,使其埋入到通路孔6v及布线槽6t内。此后,用CMP法除去导电层6w,直至绝缘层6的上表面露出。
[0099]
再者,基于抑制布线移动(migration of the interconnection)的观点,最好在导电层6w与绝缘层6之间形成阻挡金属层BM。
[0100]
参照图14,通过上述的CMP法,导电层6w存留在通路孔6v及布线槽6t内。于是,形成从导电层6w电连接至布线5w的布线6w((G)工序)。
[0101]
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。
[0102]
(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。
[0103]
即,实施例3的半导体装置的制造方法中,在实施例2的半导体装置的制造方法中省略了(E1)工序。通过省略(E1)工序,可以降低半导体装置的制造成本。另外,即使省略(E1)工序,也可用(E2)工序除去由于(D)工序及(H)工序附着在通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面上的污染物质。另外,与实施例2一样,在本实施例3中,即使在(D)工序中在蚀刻阻挡膜6es上形成了达到其下层的布线5w的针孔的情况下,也能够在(E2)工序中不腐蚀蚀刻阻挡膜6es下层的含铜布线5w地清洗通路孔6v、布线槽6t及绝缘层6的表面。
[0104]
这里,对于用实施例3的(E2)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。
[0105]
这样,用有机溶剂清洗通路孔6v及绝缘层6的表面的工序((E)工序),可以在布线槽6t的形成工序((H)工序)之前后的至少一个工序中进行。即,用有机溶剂清洗通路孔6v及绝缘层6的表面的工序((E)工序)可以仅在布线槽6t形成前进行((E1)工序),也可以仅在布线槽6t形成后进行((E2)工序),另外,也可以在布线槽6t形成前及形成后均进行((E1)工序及(E2)工序)。
[0106]
(实施例4)
[0107]
本发明的实施例4的半导体装置的制造方法,参照图1及图15,在实施例1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及绝缘层6的表面的工序((J1)工序)。
[0108]
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、(E1)工序、(F)工序、(J1)工序及(G)工序。
[0109]
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,而不腐蚀含铜布线5w。
[0110]
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℃、对水溶解度95ppm(质量%))、HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76℃、对水溶解度92ppm(质量%))、HFE7300(化学式C6F13OCH3、沸点98℃、对水溶解度67ppm(质量%))。
[0111]
另外,有机溶剂最好是具有98℃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。
[0112]
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。
[0113]
(实施例5)
[0114]
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)。
[0115]
即参照图1,实施例5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、(E1)工序、(H)工序、(E2)工序、(F)工序、(J2)工序及(G)工序。
[0116]
通过在(F)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,而不会由于(J2)工序腐蚀下层的含铜布线5w。
[0117]
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℃、对水溶解度95ppm(质量%))、HFE7200(化学式C4F9OC2H5、沸点76℃、对水溶解度92ppm(质量%))、HFE7300(化学式C6F13OCH3、沸点98℃、对水溶解度67ppm(质量%))。
[0118]
另外,有机溶剂最好是具有98℃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。
[0119]
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。
[0120]
(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)。
[0121]
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。
[0122]
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最好是与记载于实施例5的溶剂相同的溶剂。
[0123]
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,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者与实施例1C同样的浸渍超声波清洗。
[0124]
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。
[0125]
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。
[0126]
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。
[0127]
再者,通过在布线10w的层上形成蚀刻阻挡膜11es,在蚀刻阻挡膜11es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Q1的多层布线结构的半导体装置。
[0129]
本发明可以特别有利地适用于包含在通路孔形成后进行清洗的工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。