CN1222018C - 半导体器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了半导体器件的制造方法，用于在半导体基片上形成布线层，接着通过清洗可以防止布线的洗脱和氧化，以及在制造方法中使用的处理液。在等离子体环境中形成铜布线、在铜布线上的中间层膜和在中间层膜中形成的开口，以露出铜布线表面。IPA喷射在半导体器件上，然后用胺溶剂对半导体器件进行处理，以去除蚀刻残留物。再次用IPA清洗半导体器件，以去除余留的胺，然后用碱性的处理液进行清洁。而后用纯水或者二氧化碳水清洗，并进行干燥。

Description

半导体器件制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造方法，包括形成布线层、中间层膜和开口及清洁该开口的工序，以及清洁该开口用的处理液。更具体地，本发明涉及一种半导体器件的制造方法，该方法在等离子体环境下形成至少一个中间层膜和开口之后的水洗过程中，可防止布线层的洗脱(elution)及氧化，还涉及清洁开口所用的处理液。本申请以日本申请2001-212191为基础，在此引入本文作为参考。
背景技术
半导体器件的制造是通过：在半导体基片上通过诸如溅射、干蚀刻和等离子抛光之类的方法，形成中间层膜、由诸如铜等类金属制造的布线层、溅射以及中间层膜的开口。然后，把该半导体器件用有机脱模液(organic release liquid)清洁去掉在形成中间层膜、布线层和开口时产生的蚀刻残留物之类的污染。例如用胺脱模液作为有机脱模液。
下面通过使用图12中所示的表示用有机脱模液清洁半导体器件的方法的流程图对此加以说明。图12示出一种用于以通过在中间层膜中在铜制线(下文称为铜线)上形成通孔的工序，所述通孔达到铜线以制造半导体器件；然后进行半导体器件的清洁过程。如图12的步骤S51所示，达到铜线的通孔通过于蚀刻形成在中间层膜的铜线上的通孔。然后如步骤S52至S55所示工序清洁该半导体器件。
如步骤S52所示，用胺溶剂进行有机脱模工序去除步骤51中产生的蚀刻残留物。此时，在有机脱模工序的条件下，例如，温度为70℃，时间是10分钟。如步骤S53中所示，用异丙醇(下文中称IPA)清洗该半导体器件以去除步骤52中使用的胺溶剂。如步骤54所示，用纯水或者含二氧化碳气的水(下文称二氧化碳水)以去除步骤53中所使用的IPA。此时，清洗条件是室温下15分钟。如步骤55所示，干燥该半导体器件。通过向半导体器件喷射10分钟加热的氮气干燥该半导体器件。
然而，本发明的发明人认识到，清洗步骤引起以下所述的问题。在图15的步骤S54所示的用纯水或者二氧化碳水(下文统一称为纯水)的清洗中，暴露在通孔中的铜线被洗脱，进入纯水或者二氧化碳水中。另外，在干燥后，通孔中的铜线易于氧化。有鉴于此提出本发明，从而本发明是一种半导体器件制造方法，包括在半导体基片上形成布线层的工序，后续的可以防止布线层被洗脱和氧化的清洁工序，以及该制造方法中使用的处理液。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种在半导体晶片上形成半导体器件的制造方法，包括：在覆盖布线层的中间层膜中提供通孔，因此暴露出所述布线层的一部分，其中所述通孔和/或所述中间层膜是在等离子体环境下形成的；用非水有机溶剂清洁所述布线层的所述一部分；向所述半导体晶片施用包括抗蚀剂的处理液，以便在所述布线层的所述一部分上形成抗蚀膜；以及，用纯水、二氧化碳水或去离子水清洁所述半导体晶片。
在根据本发明的第一方面的制造半导体器件的方法中，在等离子环境中形成布线层、中间层膜和开口，然后用诸如IPA之类的非水溶剂(nonaqueous solvent)清洗开口。这把积累在中间层膜上的电荷转移至非水溶剂侧，从而进行了中和而不洗脱布线层。更加优选地，在用纯水清洗开口之前，用含有抗蚀剂的处理液清洗开口，以在布线层的暴露部分中形成抗蚀膜。这可以防止布线层被洗脱。
根据本发明的第二方面，在等离子环境中，在半导体基片上形成中间层膜或者开口之后，用非水溶剂清洗开口。把在等离子环境中累积在中间层膜上的电荷转移到非水溶剂侧，后者可以从中间层膜上去掉。在以后的工序中用水清洗半导体器件时，可以防止构成布线层的金属结构受电离而被洗脱或氧化。所述的水，例如是纯水或者二氧化碳水，作为纯水还可以是DIW(去离子水)。
根据本发明的第三方面，在形成开口的工序之后、用含抗蚀剂的处理液对开口进行清洁。这可以在暴露在开口中的布线层上形成抗蚀膜。结果，在以后的工序中用水清洗半导体器件时，可以进一步防止构成布线层的金属被电离而洗脱或氧化。所述的处理液可以通过在非水溶剂中添加抗蚀剂而组成。
还有在用非水溶剂清洁开口的工序之后，本发明可以有用纯水或者碳酸化水清洁开口的工序。这可以防止非水溶剂留在开口中。
根据本发明的第四方面用处理液清洁开口。在半导体基片的布线层上形成中间层膜之后，在中间层膜中可形成露出布线层的开口。所述处理液含有抗蚀剂。
根据本发明的第五方面，处理液含有抗蚀剂。用处理液清洁开口，以在布线层上形成抗蚀膜。结果，当在以后的工序中用水清洗半导体器件时，可以进一步防止构成布线层的金属受电离而被洗脱或氧化。所述的处理液可以通过在非水溶剂中添加抗蚀剂而组成。
此外，优选地，处理液具有这样的组分：含有0.5％至30％重量的苯并三唑、0.0005至1％重量的胺、0.1至5％重量的水、其余为异丙醇及不可避免的杂质，并且该合剂是碱性的。这可以在布线层上形成更稳定的抗蚀膜。
附图说明
结合附图进行的以下说明可以使读者更加理解本发明的示意性、非限定性的实施例的特征。
图1A至1D为示意性平面图，示出布线层的形状；
图2为截面图，示出布线层的溶解特性；
图3为流程图，示出根据本发明的一个实施例中用有机脱模液的半导体器件制造方法；
图4A至4D为截面图，示出根据本发明的上述实施例制造半导体器件的方法；
图5A至5D为截面图，按加工次序示出根据本发明的上述实施例制造半导体器件的方法并且示出图4之后的工序；
图6A至6B为截面图，按加工次序示出根据本发明的上述实施例制造半导体器件的方法并且示出图5之后的工序；
图7A至7C为截面图，按加工次序示出根据本发明的上述实施例制造半导体器件的方法并且示出图6之后的工序；
图8A至8C为截面图，按加工次序示出根据本发明的上述实施例制造半导体器件的方法并且示出图7之后的工序；
图9A至9C示出清洁后在通孔中铜布线的SEM观察结果，其中图9A为透视图示出观察的方法；图9B是示意图示出2号对照样品的铜布线结果；图9C是示意图示出3号样品的铜布线结果；
图10A至图10B是图表，引入样品(晶片)表面3位置作为横轴，用电位作纵轴以表示样品的电位分布测量结果，其中图1 0A示出在IPA喷涂处理之前样品的电位分布，而图10B示出在IPA喷涂处理之后样品的电位分布。
图11是图表，引入纯水清洗时间作横轴，引入BTA膜厚度作纵轴，表示BTA膜厚度与纯水清洗时间的关系，其中，图表(a)示出4号样品的测量结果，而图表(b)示出6号样品的测量结果；而且
图12是流程图，示出用相关的现有技术的有机脱模液的半导体器件的清洁方法。
具体实施方式
本发明的发明人认真地进行试验和研究以解决前述问题，并且就有关用纯水等清洁半导体器件时，构成布线层的金属为什么会容易洗脱或氧化的问题获得了以下的发现。特别是在半导体基片上形成中间层膜、布线层和通孔的工序中，使用诸如溅射、等离子CVD、干蚀刻和等离子抛光之类的等离子的方法。在这些工序中，半导体基片和形成在半导体基片上的布线层及中间层膜等(下文称半导体器件)暴露于等离子中。随着使绝缘膜带电在中间层膜上累积起电荷。当布线层和纯水(纯水或者二氧化碳水)互相接触时，这些电荷一下子放电。然后，形成布线层的金属受到电离和洗脱。另外，在干燥后，形成布线层的金属也易于氧化。而且，在半导体器件的清洁过程中，用胺溶剂进行有机脱模处理。在由铜形成布线层时，当去掉了在布线层表面上形成的天然氧化膜，例如CuOx膜时，很容易洗脱构成布线层的金属。
下面详细地说明包括布线层和在布线层上的中间层膜的半导体器件。布线层包括大面积的布线区和从大面积布线区引出的相对小面积的引线区。在此情况下，大面积布线区越大，在中间层膜中形成的以达到大面积布线区表面的通孔数越多。随着通孔数量增大，构成布线层的金属就更加容易从形成在引线区的通孔中洗脱掉。另外，当布线层没有接触半导体基片并且处于浮动状态时，这种现象更容易发生。例如，布线层中形成的处于浮动状态的通孔低于100时，该现象不明显。相反，当通孔的数量超过1000时，该现象易于发生。当暴露于通孔中的布线层受洗脱和氧化时，在布线层和嵌入通孔中的导体材料之间的连接状态恶化，从而降低半导体器件的可靠性。
图1A至1D为示意性平面图，示出布线层的形状。图1A至1B示出具有链样形状的布线层。图1C和1D示出具有垫子样形状的布线层。如图1A所示，由铜制造的布线层21a有大面积的布线区24a和与大面积布线区24a连接的引线区25a。大面积布线区24a的面积大于引线区25a的面积。例如，在半导体器件中，大面积布线区24a中形成有100个以上的通孔23，例如为10000个通孔23，并且大面积布线区24a具有单线链状的布线层21a，以及大量在线路上的中间层膜中形成并达到布线层21a的通孔。引线区25a具有相对较少数量的通孔23，例如一个形成在中间层膜并且达到布线层25a的通孔23。形成在引线区25a中的通孔23的数量与形成在大面积布线区24a中的通孔23的数量之比低于1/100。形成在引线区25a中的通孔23的总面积与形成在大面积布线区24a中的通孔23的总面积之比低于1/100。在图1所示的布线层21a中，在大面积布线区24a中的通孔23的数量越大，该区暴露于等离子体环境中的面积越大。因此，在等离子气体中处理的工序中在大面积布线区24a中容易累积电荷。形成在引线区25a中的通孔23的数量小于形成在大面积布线区24a中的通孔23的数量。因此，电荷容易集中地从形成在引线区25a中的通孔23中放电。构成布线层21a的金属(铜)容易从暴露于形成在布线区25a中的通孔23中布线层21a上洗脱掉。
相反，在图1B中形成在大面积布线区24b中的通孔23的数量小于100，例如为20个。形成在引线区25b中的通孔23的数量与形成在大面积布线区24b中的通孔23的数量之比大于1/100。形成在引线区25b中的通孔23的总面积与形成在大面积布线区24b中的通孔23的总面积之比大于1/100。在图1B中所示的布线层21b中，在引线区25b中很少发生金属洗脱。
在图1C中所示的布线层21C中，大面积布线区24c为垫子形，大面积布线区24c的面积大于引线区25c的面积。大面积布线区24c中形成有100个以上的通孔23，例如为10000个通孔23。该大面积布线区24c为平面形状，并且有布线层21c，以及大量的在中间层膜中在布线层21c上形成并达到布线层21c的通孔23。引线区25c有相对较少数量的通孔23，例如一个形成在中间层膜中在引线区25c上的通孔23。形成在引线区25c中的通孔23的数量与形成在大面积布线区24c中的通孔23的数量之比小于1/100。形成在引线区25c中的通孔23的开口总面积与形成在大面积布线区24c中的通孔23的开口总面积之比小于1/100。因此，如图1C所示的布线层21C，构成布线层21c的金属容易从形成在引线区25c中的通孔23中洗脱掉。
在图1D中所示的布线层21d中，在具有垫子状的大面积布线区24d中形成的通孔23的数量少于100个，例如为20个。形成在引线区25d中的通孔23的数量与形成在大面积布线区24d中的通孔23的数量之比大于1/100。形成在引线区25d中的通孔23的开口总面积与形成在大面积布线区24d中的通孔23的开口总面积之比大于1/100。因此，引线区25d中的金属很少发生洗脱。
图2为截面图，示出布线层的溶解特性。图2所示的布线层与图1A所示的布线层相同。如图2所示，铜制的布线层21a设在半导体基片上(图中未示)。中间层膜22的设置使得布线层21a的顶部和侧面嵌入其中。布线层21a有大面积布线区24a和连接到大面积布线区24a的引线区25a。形成在大面积布线区24a中的通孔23的数量超过形成在引线区25a中的通孔23的数量100倍以上。当用纯水(纯水或者二氧化碳水)清洗半导体器件时，构成布线层21a的金属铜从形成在引线区25a中的通孔23中被洗脱掉。铜的洗脱通过箭头21e标示出。
在根据本发明的半导体器件制造工序中，在等离子体环境中形成布线层、中间层膜和开口，然后，用诸如IPA之类的非水溶剂清洗开口。这可以把累积在中间层膜上的电荷转移到非水溶剂侧，从而进行中和而不洗脱布线层。更加优选地，在用纯水清洗开口前，用含有抗蚀剂的处理液清洗开口，从而在布线层的暴露部分中形成抗蚀层。这可以防止布线层被洗脱。
下面说明本发明的实施例。图3为流程图，示出根据本发明的一个实施例用根据本发明的有机脱模液的半导体器件制造方法。图4A至4D、图5A至5D、图6A和6B、图7A至7C及图8A至8C均为截面图，按处理次序示出根据本发明的实施例制造半导体器件的方法。图4A至4D、图5A至5D、图6A和6B示出通过双重damascene方法(dual damascene method)的布线制造工序。图7A至7C及图8A示出在布线制造工序后的清洁处理。图8B至8C示出壁垒金属形成工序。
如图3的步骤S1和图4A中所示，在等离子体环境中，在半导体基片21上形成中间层膜1。此时，可能由于等离子在中间层膜1上累积电荷。中间层膜1例如用等离子法沉积的低介电常数的膜(低k值膜)或者用SiO2膜制成。低介电常数膜是指其相对介电常数比SiO2膜的相对介电常数小4的膜。在本实施例中，低介电常数膜的相对介电常数为1.0至4.0。作为低介电常数膜有无机膜和有机膜、有机和无机混合膜、及其多孔膜。当中间层膜1是低介电常数膜(低k值膜)时，用等离子沉积法或者涂层沉积法在中间层膜1上设置罩膜20。所述罩膜20，例如用SiO2或者SiN制造。当中间层膜1不是用低介电常数膜而是用SiO2膜制造时，不必要设置罩膜20。
如图3的步骤S2和图4B所示，在罩膜20上形成有开口2a的抗蚀刻剂2。以抗蚀刻剂2作为掩模干蚀刻中间层膜1，以便在中间层膜1中形成槽1a。槽1a将用作为布线4的沟道。由于经干蚀刻可能在中间层膜1上累积电荷。抗蚀刻剂2的开口2a设在一个区域中，以在中间层膜1中形成沟道1a。此后去除抗蚀刻剂2。
如图3的步骤S3和图4C所示，通过离子溅射方法在罩膜20上沉积用作籽晶的铜膜3。同样在该工序中，可以通过离子在中间层膜1上累积电荷。此后如图3的步骤S5和图4D所示，通过电镀方法在铜膜3上形成用作籽晶(for seed)的铜膜4b。
如图3的步骤S5和图5A所示，对铜膜4b进行CMP(化学机械抛光)，以去掉沉积在除槽1a内部以外其他部分形成的铜膜4b。这可以在槽1a中形成铜线4。布线可以用银、或银或铜合金形成。如图3的步骤S6和图5B中所示，在罩膜20和铜布线4上，用等离子沉积法或者涂层沉积法依次地沉积阻挡层膜5、中间层膜6、阻挡层膜7、中间层膜8和罩膜9。此时，可能由于等离子而在中间层膜1、6及8上累积电荷。阻挡膜5和7例如由SiN、SiCN或SiC形成。中间层膜6和8例如，通过用等离子法沉积的SiO2膜或者低介电常数膜(低k值膜)形成。当中间层膜8不是用低介电常数膜形成时，不必要罩膜9。
如图3的步骤S7和图5C所示，在罩膜9上形成具有开口10a的抗蚀刻剂10。用抗蚀刻剂10作掩模干蚀刻罩膜9、中间层膜8、阻挡膜7和中间层膜6，以形成通孔11。通过干蚀刻可以在中间层膜1、6及8上累积电荷。在下个步骤中，在一个区域中设开口10a，以形成通孔11。如图3的步骤s8和图5D所示，对抗蚀刻剂10进行氧化抛光以去掉抗蚀刻剂10。经过氧化抛光，可以在中间层膜1、6及8上累积电荷。
如图3的步骤S9和图6A所示，在罩膜9上形成抗蚀刻剂12。在一个区域中设开口12a，以在下个步骤中形成抗蚀刻剂12的槽13。用抗蚀刻剂12作掩模干蚀刻罩膜9和中间层膜8，以形成槽13。槽13将用作布线的沟道。经过干蚀刻可以在中间层膜1、6及8上累积电荷。如图3的步骤s10和图6B所示，在去掉通孔11中的阻挡膜5之后，进行氧化抛光以去掉抗蚀刻剂12。此时，由于氧化抛光可以在中间层膜6或8上累积电荷。这可以得到一种半导体器件，其中，布线层4、中间层膜6和8，通孔11和槽13形成在半导体基片上。蚀刻残留物14(沉积)留在通孔11和槽13中。
此后，在步骤S11至S16的工序中，清洁在步骤S至S15中形成的半导体器件。如步骤S11中所示，在室温下，向半导体器件喷射IPA(异丙醇)一分钟以清洁半导体器件。这把累积在中间层膜6和8上的电荷转移到IPA侧，以便被去除掉。由于IPA是非水溶剂，可以防止构成铜布线4的铜受电离和洗脱。
如图3的步骤S12和图7A所示，用胺溶剂进行有机脱模处理，以去掉蚀刻残留物14(见图6B)。在有机脱模处理的条件下，例如，温度是70℃，时间是10分钟。此时，在通孔11中和槽13中，蚀刻残留物14被去除并且留下了部分胺。如图3和图7B的步骤S13所示，用IPA清洗半导体器件以去除残留物的胺15。
如图3的步骤S14和图7C所示，向半导体器件喷通过在IPA中添加5％重量的苯并三唑(BTA)、0.01％重量的胺、1％重量的水而制备的处理液。该处理液是碱性的，例如pH值低于8.5。这在铜布线4暴露在通孔11中的部分4a上形成BTA膜16。换言之，将含有非水溶剂和抗蚀剂的处理液施加到半导体器件上。
如图3的步骤815和图8A所示，用纯水或者二氧化碳水清洗半导体器件。清洗条件是室温下15分钟。此时，由于在通孔11中铜布线4暴露的部分4a上有BTA膜，因此，可以防止构成铜布线4的铜受电离或洗脱。这种清洗去除了处理液而留下BTA膜16。如图3的步骤S16所示，干燥半导体器件。通过喷加热的氮气十分钟干燥半导体器件。可以省略步骤S15。如果省略步骤S15，可以有效地防止布线受洗脱或氧化。
如上所述，在完成半导体器件的清洁之后，如图8B和8C所示，形成壁垒金属。在用镀层方法在通孔11和槽13中形成铜布线之前形成壁垒金属。如图8B所示，作为壁垒金属沉积的预处理，在真空中用200℃以上温度进行20至30秒钟预热，以通过氩气或者氢气进行RF溅射，从而去除BTA膜。如图8C所示，通过溅射法或者CVD法在布线层4上和通孔11及槽13的内表面上沉积壁垒金属17。通孔11及槽13的内表面由壁垒金属17所涂覆。壁垒金属17由TaN、Ta或TiN制造。然后，通过镀层法或者CVD法在通孔11及槽13内嵌入铜之类的金属材料，以形成布线。
在如步骤S16中所示的干燥半导体器件之后，BTA膜16保留在通孔11中。该BTA膜16通过图8B中所示的预热和RF溅射被去除。这不会在图8C所示的壁垒金属形成中产生任何问题。图8B中所示的RF溅射和图8c中所示的壁垒金属17的形成可以在同一个溅射系统中进行。这在溅射系统的溅射腔中进行RF溅射，然后可以在不间断溅射腔内真空的情况下形成壁垒金属。
如上所述，在本实施例中，于步骤S11用IPA作非水溶剂清洁半导体器件。累积在中间层膜上的电荷可以放电而不会洗脱构成铜布线的铜。从而当在步骤15中用纯水或者二氧化碳水清洗该半导体器件时，可以防止构成铜布线4的铜被洗脱。在步骤14中向半导体器件喷射处理液，以在铜布线4暴露在通孔11中的部分4a上形成BTA膜16。在步骤S15中用纯水或者二氧化碳水清洗半导体器件，可以防止构成铜布线4的铜被洗脱。干燥后铜布线4的暴露部分也可以防止受到氧化。这可以增加清洗过的半导体器件保持在正常状态的时间，也就是可容许的时间。可以增加从清洁工序到下个工序的时间，以便于控制制造过程。
本实施例示出一个例子，其中半导体器件在步骤S11中用IPA清洁，以在步骤S14中，在铜布线4的暴露部分4a上形成BTA膜16。在本发明中，只用IPA进行清洁，是为了防止大量的铜在以后用纯水或二氧化碳水清洗的工序中被洗脱。如该实施例中所示，不论是用IPA清洁还是形成BTA膜，都可以更有效地防止在上述的用纯水或者二氧化碳水清洗工序中铜的洗脱。作为非水溶剂，可以使用异丁醇、异戊醇、乙醚、乙二醇一乙醚乙烯、丙醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇基异丁酮或甲基乙醚酮代替IPA。
还有，在该实施例中，处理液具有这样的组分：含有5％重量的BTA、0.01％重量的胺、1％重量水、其余为异丙醇(IPA)。本发明的处理液组分不限于此。作为抗蚀剂，可以使用苯并三唑(benztriazole)、1，2，3甲苯基三唑、1，2，4甲苯基苯并三唑、羰基苯并三唑、1-烃基苯并三唑、硝基苯并三唑、5-甲基-1H苯并三唑、烃基丙基苯三唑、酰脲抗蚀剂(ureic anticorrosive)、或嘌呤化合物抗蚀剂取代BTA。作为非水溶剂，可以用异丙醇、异丁醇、异戊醇、乙醚、乙二醇甲乙基醚、丙醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇、甲基异丁酮或甲基乙基酮取代IPA。作为胺，可以使用1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-甲基氨基乙醇、2-氨基-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-二乙基氨基乙醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-氨乙基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、2-二(甲基胺)乙醇、胆碱、吗啉、二亚乙基三胺、或三亚乙基四胺、或上述的混合物取代IPA。
当使用BTA作抗蚀剂并且用IPA作非水溶剂时，优选地BTA为0.5％至30％重量，胺为0.0005至1％重量，水为0.1至5％重量。此范围的水和胺添加到处理液中以使处理液为碱性。这可以稳定BTA和铜及BTA的键合并且稳定BTA膜。
下面通过与偏离权利要求的对比实例的比较，说明本发明实例的效果。首先说明样品的制造方法。在半导体基片上形成中间层膜，以通过溅射和等离子CVD法，在中间层膜上形成铜布线层，在中间层膜和铜布线层上形成SiN膜。通过等离子法在SiN膜上沉积SiO2以形成中间层膜，通过干蚀刻在中间层膜中与铜布线相匹配的位置上形成通孔，以提供样品。制造了七个样品。
按照表1中所示的工序清洁样品。各个过程中处理的方法与本发明的优选实施例所示的方法相同。表1中所示的”IPA1”指示图3中所示的步骤S11所示的喷射IPA工序。”有机脱模”指示图3中所示的步骤S12所示的用胺溶剂进行的有机脱模工序。”IPA2”指示图3中所示的步骤S13所示的IPA清洗工序。”BTA水溶剂”指示图3中所示的步骤S14所示的用添加BTA的IPA处理液(水溶剂)形成BTA膜的工序。”BTA-添加的IPA”指示一种添加BTA的工序，其中使用不向处理液添加水和胺，并且不制备成碱性的处理液。”纯水”和”二氧化碳水”分别指示图3中所示的步骤S15所示的用纯水和二氧化碳水清洗的工序。”干燥”指示图3中所示的步骤S16所表示的干燥工序。
对于用此方式清洁过的样品，在通孔中的铜布线存在或者不存在洗脱通过SEM(扫描电子显微镜)经过通孔观察铜布线进行评定。评定结果示于表1。在表1中，其中观察到洗脱的样品评定为故障(×)，其中很少观察到洗脱的样品评定为良(○)，其中根本没有观察到洗脱的样品评定为优(◎)。此外，部分SEM观察的结果示于图9A至9C。进一步，测量了喷射IPA的工序前后样品的电位分布。测量的结果示于图10A和10B中。而且，对于图1中所示的4号和6号，在铜布线上形成的抗蚀膜(BTA)膜厚度与纯水清洗时间的相关性，通过添加BTA的IPA工序进行了检查。该检查结果示于图11。
表1
编号  工序 洗脱
  样品   1  IPA1-有机脱模-IPA2-二氧化碳水-干燥   ○
  比较样品   2  有机脱模-IPA2-BTA水溶剂-干燥   ×
  样品   3  IPA1-有机脱模-IPA2-BTA二氧化碳水溶剂-干燥   ○
  样品   4  IPA1-有机脱模-IPA2-BTA纯水溶剂-干燥   ○
  样品   5  IPA1-有机脱模-IPA2-添加BTA的IPA-二氧化碳水溶剂-干燥   ◎
  样品   6  IPA1-有机脱模-IPA2-添加BTA的IPA-BTA纯   ◎
 水溶剂-干燥
  样品   7  IPA1-有机脱模-IPA2-干燥   ◎
该表1中所示的1号、3至7号为本发明的样品。对于1号、3至7号样品，在有机脱模工序之前进行对样品喷射IPA的工序(IPA1)。很少观察到铜布线的洗脱或者完全观察不到铜布线的洗脱。
特别是，在样品5号和6号中，于二氧化碳水清洗(二氧化碳水)之前或者纯水清洗(纯水)之前，进行添加BTA的IPA工序。由于没有在处理液中加水，根本没有观察到铜的洗脱。
相反，表1中的2号为对比样品。在对比样品2中，在半导体基片上形成铜布线和通孔，然后不进行IPA喷射工序就进行有机脱模工序。然后进行二氧化碳水清洗。在二氧化碳水进行期间，样品的中和不充分，从而铜布线被洗脱。
图9A至9C示出清洁后通孔中铜布线的SEM观察结果。图9A为透视图，示出观察的方法。图9B是示意图，示出2号对照样品的铜布线结果。图9C是示意图，示出3号样品的铜布线结果。如图9A所示，铜布线4的暴露部分4a用SEM经过形成在铜布线4上的通孔11从顶部观察。结果，如图9B所示，在对比样品2号中，在铜布线4的暴露部分4a的周边部观察到无侵蚀部分18。在其中心部观察侵蚀部19发现了铜的洗脱。如图9C所示，在样品3号中，在铜布线4的暴露部分4a中没有观察到侵蚀部分，从而整个暴露部分4a都是无侵蚀部18。
图10A至图10B是图表，引入样品(晶片)表面位置作为横轴，用电位作纵轴，以表示样品的电位分布测量结果。图10A示出在IPA喷涂处理之前样品的电位分布。图10B示出在IPA喷涂处理之后样品的电位分布。如图10A至图10B所示，在IPA喷射工序之前，样品成为带正电荷，特别是在样品的中心部带的静电量较大，而在IPA喷射之后样品被中和了。
图11是图表，引入纯水清洗时间作横轴，引入BTA膜厚度作纵轴，表示BTA膜厚度与纯水清洗时间相关性。图表(a)示出4号样品的测量结果，也就是通过添加胺把处理液制备成碱性的情况下，以进行添加BTA的IPA工序。图表(b)示出6号样品的测量结果，也就是不添加胺而不把处理液制备成碱性，以进行添加BTA的IPA工序的情况。如图11所示使用通过添加胺制备成碱性的添加BTA的IPA处理液作为处理液，与不加胺的添加BTA的IPA处理液的情况相比较，在随后马上形成的BTA膜比较厚，并且在用纯水清洗时膜的厚度可以保持稳定。这是因为处理液制备成碱性进一步稳定了BTA与铜的键合。
如以上所详述，根据本发明，半导体器件制造方法包括在半导体基片形成布线层的工序，接着进行清洁，可以防止布线层的洗脱和氧化。
本发明不限于以上的实施例，并且可以设想，能够有数种修改而不偏离本发明的精神和范围。如以上参照附图所作的说明的制造半导体器件的方法仅为本发明的实施例，本发明的范围不受这些具体实施例的限制，领域内一般技术人员易于理解本发明可以应用于含有不同层的材料的器件。因此，可以使用其它结构形式而不偏离权利要求中所定义的本发明的精神和范围。
本申请人打算在本发明的说明书和权利要求书中涵盖所有权利要求要素的等同物，即使在实施中有所修改。

Claims (14)

1.在半导体晶片上形成半导体器件的制造方法，包括：
在覆盖布线层的中间层膜中提供通孔，因此暴露出所述布线层的一部分，其中所述通孔和/或所述中间层膜是在等离子体环境下形成的；
用非水有机溶剂清洁所述布线层的所述一部分；
向所述半导体晶片施用包括抗蚀剂的处理液，以便在所述布线层的所述一部分上形成抗蚀膜；以及
用纯水、二氧化碳水或去离子水清洁所述半导体晶片。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括，在用所述非水有机溶剂清洁所述布线层的所述一部分的步骤之后，利用有机脱模液清洁所述布线层的所述一部分。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括，在用所述有机脱模液清洁所述布线层的所述一部分之后，利用非水有机溶剂清洁所述布线层的所述一部分。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的处理液包括非水有机溶剂。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在用纯水、二氧化碳水或去离子水清洁所述半导体晶片之后，在所述通孔中嵌入金属材料。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在用所述非水有机溶剂清洁所述布线层的所述一部分之后，干燥所述半导体。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述布线层的步骤还包括：
在所述的中间层膜上形成抗蚀刻剂图案；
用所述的抗蚀刻剂图案作掩模选择性地蚀刻所述中间层膜；和
进行化学抛光，以去除所述抗蚀刻剂图案。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的布线层由选自包含铜、银、铜合金及银合金的组中至少之一制造。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非水有机溶剂是醇。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述非水有机溶剂至少包括以下一组中的一种：异丙醇、异丁醇、异戊醇、乙醚、乙二醇甲乙基醚、丙醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇、甲基异丁酮或甲基乙基酮。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述的抗蚀剂选至少包括以下一组中的一种：苯并三唑、1，2，3甲苯基三唑、1，2，4甲苯基苯并三唑、羰基苯并三唑、1-烃基苯并三唑、硝基苯并三唑、5-甲基-1H苯并三唑、烃基丙基苯三唑、酰脲抗蚀剂、或嘌呤化合物抗蚀剂。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述的处理液由：异丙醇、0.5％至30％重量苯并三唑、0.0005至1％重量胺、0.1至5％重量水组成，并且该处理液是碱性的。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述的胺选自包括：1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、2-甲基氨基乙醇、2-氨基-2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-二乙基氨基乙醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(2-氨乙基氨基)乙醇、2-(二乙基氨基)乙醇、2-二(甲基胺)乙醇、胆碱、吗啉、二亚乙基三胺、或三亚乙基四胺在内的组中的一种或者选自所述组的两种以上的混合物。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的布线层与所述的半导体晶片绝缘，并且所述的布线层含有大面积布线区和引线区，达到所述的大面积布线区的所述的通孔中的暴露面积大于达到所述引线区的所述通孔中的暴露面积。
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