CN103295879A - 制造半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：形成包含第一金属的第一层；形成包含第二金属的第二层，所述第二层与所述第一层相邻；对所述第一层和第二层的顶面进行研磨；以及使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁。所述清洁溶液可包含对所述第一层和第二层进行腐蚀的腐蚀溶液和防止所述第二层被过度腐蚀的抑制剂。

Description

制造半导体器件的方法
技术领域
本发明总体上涉及制造半导体器件的方法，更具体地涉及制造具有金属图案的半导体器件的方法。
背景技术
随着半导体器件集成密度的提高，金属图案之间的间隔逐渐减小。例如，金属线之间、触点之间以及插头之间的间隔下降。
发明内容
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：形成包含第一金属的第一层；形成包含第二金属的第二层，所述第二层与所述第一层相邻；对所述第一层和第二层的顶面进行研磨；以及使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁。所述清洁溶液可包含对所述第一层和第二层进行腐蚀的腐蚀溶液和防止所述第二层被过度腐蚀的抑制剂。
所述腐蚀溶液可包含硫酸、磷酸或过氧化氢中的至少一种。所述抑制剂可包含氮化合物。
所述氮化合物可包含如下的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶
Figure BDA00002750996600021
)、聚(2-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。
所述方法可还包括对具有经研磨的顶面的所述第一层和第二层进行物理清洁。
可使用喷雾法、超声法或擦洗法中的至少一种方法实施物理清洁，在所述方法中可使用稀氢氟酸、稀氨水或去离子水中的至少一种。
使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁可包括喷洒所述清洁溶液。
使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁可还包括使用超声波对所述第一层和第二层进行物理清洁，所述超声波的使用与所述清洁溶液的使用同时进行。
所述第一层可包含钛/氮化钛层。所述第二层可包含钨层。所述腐蚀溶液可包含硫酸和过氧化氢。所述抑制剂可包含磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵或碳酸铵中的至少一种。
形成所述第一层和第二层可包括在下部结构中形成凹部、以共形(conformal)的方式在所述下部结构上形成所述第一层以及形成所述第二层以填充利用所述第一层形成的所述凹部。
对所述第一层和第二层的顶面进行研磨可露出所述下部结构的顶面。
使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁可将在形成凹部和对所述第一层和第二层进行研磨期间产生的研磨副产物除去。
所述清洁溶液对所述第一层的腐蚀速率可等于或高于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率。
所述清洁溶液对所述第一层的腐蚀速率相对于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率之比可以为约1～约20。
本发明还涉及一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：在包含凹部的下部结构上共形形成包含第一金属的第一层；在所述第一层上形成包含第二金属的第二层并填充所述凹部，所述第二金属与所述第一金属不同；实施研磨以形成所得的表面结构，所述表面结构包括所述下部结构的露出顶面与所述第一层和所述凹部中的所述第二层的露出顶面；以及利用对所述第一层和所述第二层进行腐蚀的溶液对所述所得的表面结构进行处理，所述溶液包含防止所述第二层被过度腐蚀的抑制剂。
所述溶液可包含硫酸、磷酸或过氧化氢中的至少一种。所述抑制剂可包含如下的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶)、聚(2-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。
所述第一层可包含钛或氮化钛作为所述第一金属。所述第二层可包含钨作为所述第二金属。所述溶液可包含硫酸和过氧化氢。所述抑制剂可包含磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵或碳酸铵中的至少一种。
所述方法可还包括使用喷雾法、超声法或擦洗法中的至少一种方法对所述所得的表面结构实施物理清洁。可使用稀氢氟酸、稀氨水或去离子水中的至少一种对所述所得的表面结构实施物理清洁。可在使用清洁溶液对制得的结构进行清洁之前、进行清洁期间或进行清洁之后中的至少一种情况下对所述所得的表面结构进行物理清洁。
所述溶液对所述第一层的腐蚀速率可等于或高于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率。
所述溶液对所述第一层的腐蚀速率相对于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率之比可为约1～约20。
附图说明
通过参考附图对示例性实施方案进行详细描述，使得本发明的特征对本领域的技术人员变得明显，在所述附图中：
图1～5是显示根据实例实施方案的制造半导体器件的方法的阶段的截面图。
图6显示了说明图5的清洁工艺的流程图。
图7显示了说明根据其他实施方案的制造半导体器件的方法的流程图。
图8A和8B示意性描绘了显示晶片收率的图像，其中通过根据实例实施方案的方法制造了半导体器件。
图9A和9B示意性描绘了显示晶片收率的图像，其中通过常规方法制造了半导体器件。
图10是显示钨层的腐蚀量与在所述钨层中形成的空隙或缝的尺寸之间的关系的图。
图11A是显示包含根据实例实施方案的半导体器件的存储卡的方块图。
图11B是显示包含根据实例实施方案的半导体器件的信息处理系统的方块图。
应注意，这些图是用于显示在特定实例实施方案中所使用的方法、结构和/或材料的一般特征并对下面提供的书面说明进行补充。然而，这些图不是按比例的并且不能精确反应任何给定实施方案的精确结构或性能特征，且不应被解释为限定或限制实例实施方案所包括的值的范围或性质。例如，为了清晰，可对分子、层、区域和/或构造元件的相对厚度和位置进行缩小或放大。在各个图中使用类似或相同的标号旨在表示存在类似或相同的元件或特征。
具体实施方式
现在参考示出实例实施方案的附图对实例实施方案进行更全面的说明。然而，实例实施方案可以以许多不同形式实施且不应被解释为受限于本文中所提出的实施方案；而是，提供这些实施方案是为了使得本发明透彻且完整，并将实例实施方案的概念完全传达给本领域的技术人员。
应理解，当将元件称为“连接”或“连结”到另一个元件上时，其能够直接连接或连结到其他元件上或者可存在介于中间的元件。相反，当将元件称为“直接连接”或“直接连结”到另一个元件上时，不存在介于中间的元件。在整个说明书中，同样的标号表示同样的元件。本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和全部的组合。用于描述元素或层之间的关系的其他用词也以类似的方式解释(例如“在…之间”对“直接在…之间”、“相邻”对“直接相邻”、“在…之上”对“直接在…之上”)。
应理解，尽管在本文中可使用术语“第一”、“第二”等描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应由这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分。由此，可以将下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分称作第二元件、部件、区域、层或部分而不背离实例实施方案的教导。
为了便于说明，在本文中可使用空间相对术语如“在...下方”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”等以描述图中所示的一种元件或特征相对于另一种元件或特征的关系。应理解，除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果将图中的装置翻转，则描述为在其他元件或特征“之下”或“下方”的元件将于是取向为在其他元件或特征“之上”。由此，示例性术语“在…之下”能够包括在…之上和在…之下两种取向。装置可另外取向(旋转90°或在其他取向下)且对本文中使用的空间相对描述进行相应解释。
本文中使用的术语仅用于描述特定的实施方案且不旨在限制实例实施方案。本文中使用的单数形式包含了所指对象的复数，除非在内容中明确地表明不是这样。还应理解，本文中使用的术语“包含”和/或“包括”规定了所述特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
本文中参考横截面图对实例实施方案进行描述，所述横截面图是实例实施方案的理想化实施方案(和中间结构)的示意性显示。因此，由例如制造技术和/或公差造成的显示形状的变化是可以预期的。由此，实例实施方案不应被解释为受限于本文中所示区域的特定形状，而是包括由例如制造造成的形状偏差。例如，显示为矩形的植入区域可以在其边缘处具有圆形或弯曲特征和/或植入浓度梯度，而不是从植入区域到非植入区域的二元变化。同样，通过植入而形成的掩埋区域可在掩埋区域与通过其发生植入的表面之间的区域中造成一部分植入。由此，图中所示的区域在本质上是示意性的且其形状不旨在显示装置的区域的实际形状且不旨在限制实例实施方案的范围。
除非有其他限定，否则本文中使用的所有术语(包含技术和科学术语)都具有与实例实施方案所属领域中的技术人员所普遍理解的含义相同的含义。还应理解，术语如在常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域的内容中的含义一致的含义且不能以理想化或过度正式的意义进行解释，除非在本文中明确地这样限定。
图1～5是显示根据实例实施方案的制造半导体器件的方法的阶段的截面图。图6是说明图5的清洁工艺的流程图。
参考图1，可以在下部结构100中形成凹部102。
根据某些方面，下部结构100可以为衬底SUB。根据其他方面，下部结构100可包含设置在衬底SUB上的图案结构(诸如晶体管TR、电容器CAP或金属图案)和覆盖所述图案结构的绝缘层INS。
凹部102可以以沿特定方向延伸的线状或孔状成形，并且可通过绝缘层INS露出下部结构100的图案结构的顶面。
参考图2，可形成第一层110以共形覆盖具有凹部102的下部结构100。可以以不填充凹部102的方式形成第一层110。
根据实例实施方案，第一层110可包含第一金属。例如，第一层110可包含金属或金属化合物。例如，第一层110可包含选自钛(Ti)、钽(Ta)、铷(Rb)、氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)中的至少一种。
参考图3，可在下部结构100上形成第二层120以完全填充具有第一层110的凹部102。
在实例实施方案中，第二层120可包含第二金属。例如，第二层120可包含选自钨(W)、铝(Al)和铜(Cu)中的至少一种。
参考图4，可对第一层110和第二层120的顶面进行研磨以露出下部结构100的顶面。可使用化学机械研磨(CMP)工艺实施第一层110和第二层120的研磨。
下文中，将对如何使用CMP工艺对第一层110和第二层120进行研磨进行简单描述。例如，第一层110和第二层120的顶面可使用推动和旋转的研磨垫进行机械研磨且可使用供应在其上的研磨化合物进行化学研磨。在下部结构100的顶面露出时可终止CMP工艺。
在CMP工艺期间，第一金属和第二金属可能部分漂移而分别远离第一层110和第二层120，由此在随后的工艺中充当潜在地造成工艺失效的因素。另外，第一金属和第二金属的漂移部分和经研磨的下部结构100可与研磨化合物发生化学反应而产生研磨副产物，所述研磨副产物可充当潜在地造成工艺失效的另一个因素。
参考图5和6，可以在CMP工艺之后实施清洁工艺以除去第一金属和第二金属的漂移部分和残渣。
根据实例实施方案，在清洁工艺中供应的清洁溶液可包含对第一层110和第二层120进行腐蚀的腐蚀溶液和防止第二层120被过度腐蚀的抑制剂。
所述腐蚀溶液可包含选自硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)和过氧化氢(H2O2)中的至少一种。可以选择腐蚀溶液以腐蚀第一层110的第一金属和第二层120的第二金属。根据一些方面，可以选择腐蚀溶液以腐蚀下部结构100。
所述抑制剂可包含能够选择性地抑制第二金属被腐蚀溶液腐蚀的材料。在实例实施方案中，抑制剂可包含氮化合物。例如，氮化合物可包含如下的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶
Figure BDA00002750996600091
)、聚(2-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。可以使用关于氮化合物以上列举的材料中的一种或其组合实施清洁工艺。
作为清洁工艺的结果，可将第一金属和第二金属的漂移部分和研磨副产物从第一层110和第二层120中除去。
根据某些方面，在清洁工艺期间，可以通过清洁溶液对第一层110和第二层120的顶面进行腐蚀。在实例实施方案中，第一层110和第二层120对于用于清洁溶液中的腐蚀溶液可具有相同的腐蚀速率，但第一层110可比第二层120腐蚀得更快，因为存在抑制第二层120被腐蚀的抑制剂。结果，第一层110的顶面可明显低于第二层120的顶面。在其他实施方案中，当相对于用于清洁溶液中的腐蚀溶液第一层110具有比第二层120更快的腐蚀速率时，第一层110可以腐蚀得比第二层120更快。在还另外的实施方案中，当在对用于清洁溶液中的腐蚀溶液的腐蚀速率方面第一层110可小于第二层120时，可以以基本相同的方式实施第一层110和第二层120的腐蚀。
在实例实施方案中，使用清洁溶液可使得第一层110具有基本等于或大于第二层120的腐蚀速率。例如，在清洁工艺中，第一层110的腐蚀速率对第二层120的腐蚀速率之比可以为约1～约100。在其他实施方式中，第一层110的腐蚀速率对第二层120的腐蚀速率之比可以为约1～约20。
在实例实施方案中，第一层110可充当阻挡层，而第二层120可充当可电连接到下部结构100上的插头、触点和/或线。
根据实例实施方案，如上所述，可对包含相互不同的金属的层的顶面进行研磨和清洁以除去金属的残渣和研磨副产物。结果，可防止可能由金属的残渣和研磨副产物造成的工艺失效。
在实例实施方案中，可将清洁溶液喷雾到第一层110和第二层120的经研磨顶面上(在S1100中)。在喷雾清洁溶液期间，可能微弱连接到第一层110和第二层120上的第一金属和第二金属以及研磨副产物会通过喷雾的清洁溶液的机械能而与第一层110和第二层120分离。另外，第一金属和第二金属的漂移部分和研磨副产物可通过清洁溶液化学除去。
在其他实施方案中，在使用清洁溶液的第一层110和第二层120的清洁工艺之前，可进一步对经研磨的第一层110和第二层120实施物理清洁工艺(在S1000中)。可以通过喷雾法、超声法和擦洗法中的至少一种方法实施S1000中的物理清洁工艺，其中使用稀氢氟酸(HF)、稀氨水或去离子水中的至少一种。使用去离子水可有助于防止产生静电。
在还另外的实施方案中，在使用清洁溶液的第一层110和第二层120的清洁工艺之后，可进一步对经研磨的第一层110和第二层120实施物理清洁工艺(在S1200中)。可以通过喷雾法、超声法和擦洗法中的至少一种方法实施S1200中的物理清洁工艺，其中使用稀氢氟酸(HF)、稀氨水或去离子水中的至少一种。
在还另外的实施方案中，在使用清洁溶液的第一层110和第二层120的清洁工艺之前和之后，可进一步对经研磨的第一层110和第二层120实施物理清洁工艺(在S1000和S1200中)。可以通过喷雾法、超声法和擦洗法中的至少一种方法实施S1000和S1200中的物理清洁工艺，其中使用稀氢氟酸(HF)、稀氨水或去离子水中的至少一种。
在清洁工艺之后，可以对第一层110和第二层120进行干燥(在S1300中)以用于随后的工艺。
图7是显示根据其他实施方案的制造半导体器件的方法的流程图。
参考图7，可以形成第一层以包含第一金属(在S2000中)。在实例实施方案中，第一层可包含金属或金属化合物。例如，第一层可包含选自钛(Ti)、钽(Ta)、铷(Rb)、氮化钛(TiN)和氮化钽(TaN)中的至少一种。
可以以与第一层相邻的方式形成第二层以包含第二金属(在S2100中)。在实例实施方案中，第二层可包含金属。例如，第二层可包含选自钨(W)、铝(Al)和铜(Cu)中的至少一种。
可使用CMP工艺对第一层和第二层的顶面进行研磨(在S2200中)。在CMP工艺期间，第一金属和第二金属可能部分漂移而分别远离第一层和第二层，由此在随后的工艺中充当潜在地造成工艺失效的因素。另外，第一金属和第二金属的漂移部分可与研磨化合物发生化学反应而产生研磨副产物。
可对经研磨的第一层和第二层实施清洁工艺以除去第一金属和第二金属的漂移部分(在S2400中)。
在实例实施方案中，在清洁工艺中供应的清洁溶液可包含对第一层和第二层进行腐蚀的腐蚀溶液和防止第二层被过度腐蚀的抑制剂。
所述腐蚀溶液可包含选自硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)和过氧化氢(H2O2)中的至少一种。可以选择腐蚀溶液以腐蚀第一层的第一金属和第二层的第二金属。
所述抑制剂可包含氮化合物。例如，所述氮化合物可包含如下的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶
Figure BDA00002750996600131
)、聚(2-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。可以使用关于氮化合物以上列举的材料中的一种或其组合实施清洁工艺。
作为清洁工艺的结果，可将第一金属和第二金属的漂移部分和研磨副产物从第一层和第二层中除去。
根据某些方面，在清洁工艺期间，通过清洁溶液对第一层和第二层的顶面进行腐蚀。在实例实施方案中，第一层和第二层对于用于清洁溶液中的腐蚀溶液可具有相同的腐蚀速率，但第一层可比第二层腐蚀得更快，因为存在抑制第二层被腐蚀的腐蚀剂。结果，第一层的顶面可明显低于第二层的顶面。在其他实施方案中，当相对于用于清洁溶液中的腐蚀溶液第一层具有比第二层更快的腐蚀速率时，第一层可以比第二层腐蚀得更快。在还另外的实施方案中，当在对用于清洁溶液中的腐蚀溶液的腐蚀速率方面第一层可小于第二层时，可以以基本相同的方式实施第一层和第二层的腐蚀。
在实例实施方案中，使用清洁溶液可使得第一层具有基本等于或大于第二层的腐蚀速率。例如，在清洁工艺中，第一层的腐蚀速率对第二层的腐蚀速率之比可以为约1～约100。或者，第一层的腐蚀速率对第二层的腐蚀速率之比可以为约1～约20。
在实例实施方案中，清洁工艺可包括喷雾清洁溶液。在其他实例实施方案中，在使用清洁溶液的清洁工艺之前，可进一步实施物理清洁工艺(在S2300中)。在还另外的实例实施方案中，在使用清洁溶液的清洁工艺之后，可进一步实施物理清洁工艺(在S2500中)。在还另外的实例实施方案中，在使用清洁溶液的清洁工艺之前和之后，可进一步实施物理清洁工艺(在S2300和S2500中)。
在清洁工艺之后，可以对第一层和第二层进行干燥以用于随后的工艺。
图8A和8B示意性描绘了显示晶片收率的图像，在所述晶片上通过根据实例实施方案的方法制造了半导体器件，且图9A和9B示意性描绘了显示晶片收率的图像，在所述晶片上通过常规方法制造了半导体器件。在图8A、8B、9A和9B中，阴影区域描绘失败的芯片。
如同参考图1～4所述的，在形成下部结构以及第一层和第二层之后，对第一层和第二层的顶面进行研磨以露出绝缘层的顶面。所述第一层可包含钛/氮化钛，且所述第二层可包含钨。
为了提供图8A和8B中所描绘的晶片，使用含有过氧化氢、硫酸和铵盐的清洁溶液对第一层和第二层进行清洁，然后实施随后的工艺以形成半导体器件。所述铵盐为磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵中的至少一种。
为了提供图9A和9B中所描绘的晶片，使用含有氢氟酸(HF)和氢氧化铵(NH4OH)的清洁溶液对第一层和第二层进行清洁，然后实施随后的工艺以形成半导体器件。
半导体器件的收率，在图8A和8B的晶片上为约88.45～90.03%且在图9A和9B的晶片上为约60.63～62.73%。认为这些结果是由如下事实造成的：残留在图9A和9B的晶片上的金属颗粒和研磨副产物比残留在图8A和8B的晶片上的金属颗粒和研磨副产物更多。
根据上述结果可显示，根据实例实施方案使用清洁溶液可使得能够减少由金属颗粒和研磨副产物造成的半导体器件的失效。
图10是显示钨层的腐蚀量与在所述钨层中形成的空隙或缝的尺寸之间的关系的图。
如图1～4中所述，对钛/氮化钛层和钨层的顶面进行研磨以露出绝缘层的顶面。使用含有硫酸、过氧化氢和铵盐的清洁溶液对钛/氮化钛层和钨层的经研磨表面进行清洁。所述铵盐为磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵中的至少一种。
在图10中，用x轴表示钨层的腐蚀量，单位为埃，用y轴表示在钨层中缝的尺寸，单位为nm。
参考图10，在使用清洁溶液的条件下，钨层的腐蚀速率大于钛/氮化钛层的腐蚀速率，由此，与钛/氮化钛层相比，钨层的顶面在清洁工艺期间被腐蚀得更多。因此，钨层的顶面被腐蚀得越多，则钨层中缝的尺寸越大。
根据实例实施方案，鉴于这种原因，可能优选的是，以使得钛/氮化钛层的腐蚀速率对钨层的腐蚀速率之比为约1～约100或约1～约20的方式制备清洁溶液。
图11A是显示包含根据实例实施方案的半导体器件的存储卡的方块图。
参考图11A，可应用根据示例性实施方案的半导体器件以形成存储卡300。存储卡300可包含存储控制器320以控制主机和存储装置310之间的数据交换。可将静态随机存取存储器322用作中央处理器324的运行存储器。主机接口326可包含连接到存储卡300上的主机的至少一种数据交换协议。错误校正码328可检测并校正可以包含在从存储装置310中读取的数据中的至少一种错误。存储器接口330能够与存储装置310交接。中央处理器324能够利用例如存储装置310控制存储控制器320的数据交换。
存储卡300中的存储装置310可包含根据示例性实施方案的半导体器件。因此，可防止由金属颗粒和研磨副产物造成的电失效，这可以使得能够提高存储装置310的电可靠性。
图11B是显示包含根据实例实施方案的半导体器件的信息处理系统的方块图。
参考图11B，信息处理系统400可包含根据实例实施方案的半导体器件。信息处理系统400可包含移动装置或计算机。作为实例，信息处理系统400可包含电连接到系统总线460上的存储系统410、调制解调器420、中央处理器(CPU)430、随机存取存储器(RAM)440和用户界面450。存储系统410可存储由中央处理器(CPU)430处理的数据和从外部输入的数据(例如通过用户界面450和/或调制解调器420)。存储系统410可包含存储器412和存储控制器414。存储系统410可以与参考图11A所述的存储卡300相同。可以将信息处理系统400提供为存储卡、固态盘、照相机图像传感器和应用芯片组。例如，存储系统410可以为固态盘(SSD)。信息处理系统400可以将数据稳定且可靠地储存在存储系统410中。
根据实例实施方案，可有效地将可能源自金属加工的金属颗粒和研磨工艺的副产物除去。结果，半导体器件可具有改进的电可靠性。
通过总结和回顾，作为在半导体器件中降低图案间隔的结果，可能更经常地发生诸如在金属图案上存在金属颗粒和研磨副产物的技术问题。
实施方案提供了可将金属颗粒和研磨副产物除去的半导体器件制造方法。
本文中公开了示例性实施方案，尽管使用了具体术语，但是所述术语被使用并仅以普通的描述性意义解释，不用于限制目的。因此，本领域技术人员应理解，在不背离权利要求书中所提出的本发明的主旨和范围的条件下可以进行形式和细节的各种变化。

Claims (19)

1.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括： 
形成包含第一金属的第一层； 
形成包含第二金属的第二层，所述第二层与所述第一层相邻； 
对所述第一层和第二层的顶面进行研磨；以及 
使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁， 
其中所述清洁溶液包含对所述第一层和第二层进行腐蚀的腐蚀溶液和防止所述第二层被过度腐蚀的抑制剂。 
2.如权利要求1所述的方法，其中： 
所述腐蚀溶液包含硫酸、磷酸或过氧化氢中的至少一种，且 
所述抑制剂包含氮化合物。 
3.如权利要求2所述的方法，其中所述氮化合物包含如下物质中的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶)、聚(2-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。 
4.如权利要求1所述的方法，还包括对具有经研磨的顶面的所述第一层和第二层进行物理清洁。 
5.如权利要求4所述的方法，其中使用喷雾法、超声法或擦洗法中的至少一种方法实施所述物理清洁，在所述方法中使用稀氢氟酸、稀氨水或去离子水中的至少一种。 
6.如权利要求1所述的方法，其中使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁包括喷洒所述清洁溶液。 
7.如权利要求1所述的方法，其中使用清洁溶液对所述第一层和第二层进行清洁还包括使用超声波对所述第一层和第二层进行物理清洁，所述超声波的使用与所述清洁溶液的使用同时进行。 
8.如权利要求1所述的方法，其中： 
所述第一层包含钛/氮化钛层， 
所述第二层包含钨层， 
所述腐蚀溶液包含硫酸和过氧化氢，以及 
所述抑制剂包含磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵或碳酸铵中的至少一种。 
9.如权利要求1所述的方法，其中形成所述第一层和第二层包括： 
在下部结构中形成凹部； 
以共形的方式在所述下部结构上形成所述第一层；以及 
形成所述第二层以填充利用所述第一层形成的凹部。 
10.如权利要求9所述的方法，其中所述对所述第一层和第二层的顶面进行研磨使所述下部结构的顶面露出。 
11.如权利要求9所述的方法，其中所述使用清洁溶液对所述第 一层和第二层进行清洁将在形成凹部和对所述第一层和第二层进行研磨期间产生的研磨副产物除去。 
12.如权利要求1所述的方法，其中所述清洁溶液对所述第一层的腐蚀速率等于或高于所述清洁溶液对所述第二层的腐蚀速率。 
13.如权利要求12所述的方法，其中所述清洁溶液对所述第一层的腐蚀速率相对于所述清洁溶液对第二层的腐蚀速率之比为约1～约20。 
14.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括： 
在包含凹部的下部结构上共形形成包含第一金属的第一层； 
在所述第一层上形成包含第二金属的第二层并填充所述凹部，所述第二金属与所述第一金属不同； 
实施研磨以形成所得的表面结构，所述表面结构包括所述下部结构的露出顶面、所述第一层的露出顶面和在所述凹部中的所述第二层的露出顶面；以及 
利用对所述第一层和所述第二层进行腐蚀的溶液对所述所得的表面结构进行处理，所述溶液包含防止所述第二层被过度腐蚀的抑制剂。 
15.如权利要求14所述的方法，其中所述溶液包含： 
硫酸、磷酸或过氧化氢中的至少一种，并且 
所述抑制剂包含如下物质中的至少一种：磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵、碳酸铵、甲基丙烯酸-2-(N,N-二乙基氨基)乙酯、丙烯酸-2-(N,N-二甲基氨基)乙酯、2-丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵、4,4’-二氨基-3,3’-二硝基二苯基醚、4-乙烯基吡啶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰胆碱硫酸甲酯、N-十二烷基甲基丙烯酰胺、聚(甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(2-甲基丙烯酰氧基乙基三甲基溴化铵)、聚(2-乙烯基-1-甲基溴化吡啶)、聚(2-乙 烯基吡啶N-氧化物)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(3-氯-2-羟丙基-2-甲基丙烯酰氧基乙基二甲基氯化铵)、聚(4-氨基苯乙烯)、聚(4-乙烯基吡啶N-氧化物)、聚(4-乙烯基吡啶)、聚(烯丙胺)、胺封端的聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(丁二烯/丙烯腈)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(乙二醇)二(2-氨基乙基)、聚(L-赖氨酸氢溴酸盐)、聚(N-甲基乙烯胺)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸-2-二甲基氨基乙酯)、聚(乙烯胺)盐酸盐、聚苯胺或聚氮丙啶。 
16.如权利要求14所述的方法，其中： 
所述第一层包含钛或氮化钛作为所述第一金属， 
所述第二层包含钨作为所述第二金属， 
所述溶液包含硫酸和过氧化氢，且 
所述抑制剂包含磷酸铵、硫酸铵、硝酸铵、硼酸铵、过硫酸铵、柠檬酸铵、草酸铵、甲酸铵或碳酸铵中的至少一种。 
17.如权利要求14所述的方法，还包括使用喷雾法、超声法或擦洗法中的至少一种方法对所述所得的表面结构实施物理清洁，其中： 
使用稀氢氟酸、稀氨水或去离子水中的至少一种对所述所得的表面结构实施物理清洁，并且 
在使用清洁溶液对所述所得的结构进行清洁之前、进行清洁期间或进行清洁之后中的至少一种情况下对所述所得的表面结构进行物理清洁。 
18.如权利要求14所述的方法，其中所述溶液对所述第一层的腐蚀速率等于或高于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率。 
19.如权利要求18所述的方法，其中所述溶液对所述第一层的腐蚀速率相对于所述溶液对所述第二层的腐蚀速率之比为约1～约20。 
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