TWI295750B - - Google Patents

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TWI295750B
TWI295750B TW090102666A TW90102666A TWI295750B TW I295750 B TWI295750 B TW I295750B TW 090102666 A TW090102666 A TW 090102666A TW 90102666 A TW90102666 A TW 90102666A TW I295750 B TWI295750 B TW I295750B
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acid
film
forming
photoresist
salt
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TW090102666A
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Itaru Kanno
Mami Shirota
Kondo Junji
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Kao Corp
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Description

1295750 五、發明說明（1) [發明的技術領域] 本發明關於在用於丰慕興 銅佈線、金屬間極等=开=體電路的銘佈線、鶴佈線、 驟中使用的光阻去除= 驟中’為了用於光阻除去步 法。 Ρ去除，夜和本藥液的半導體裝置的製造方 [以往的技術] 除去光阻殘渣要求的特性 · ^ ，：及不蝕刻佈線材料和層間絕緣膜材料。 現狀的鋁佈線的元件（deViCe)中，由於殘渣的去 . τ 艨兒月曰的要未步驟而不同，故相對應鋁佈 恭曰 蝕刻後等步驟使用不同的藥液。 [發明所要解決的問題] 、r _ : ΐ Ϊ狀况：ί除去光阻殘渣，就需要多種的剝離 S -：佑綠ί本增尚的原因，故期望完全用單-的藥液可 進订鋁佈線步驟中除去光阻殘渣的方法。 #、杳的牛^ ^年來微細化元件的紹佈線加工後的除去光阻 於防止鶴栓塞的消失及紹銅银刻所產生 j上开及抑制佈線可靠性的惡化等成了大的問 。因此’在滿足上述說明壹Μ ®本、 Μ # & # ^ 書所要求方面，要求開發能用 於=線中㈣隸刻後及孔#刻後的：並 低成本的光阻殘渣去除液。 八ΪίίΪ紹：線外，•以往所使用的鎢佈線及打算推進 :銅佈線及以往使用的多晶矽(P〇ly-Si) 和鎢矽（wsi)以外的金屬材料的金屬閘極等加工後，也必
1295750 、發明說明（2) 須有除去光阻殘渣步驟。在這些步驟中，也要求開發滿足 具有充分的殘渣去除性和不使佈線材料及層間絕緣膜材料 钱刻為主要條件的光阻殘渣去除液。 [解決問題的手段] 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為，具有在基 板上的襯底層上面形成鋁膜的步驟、從上述鋁膜通過使用 光阻的知、相製版來形成紹膜圖案步驟、在形成上述铭膜圖 案後接著採用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8的藥凉 來去除上述光阻的步驟。 ' μ
本發明的半導體 板上的襯底層上面 阻的照相製版來形 、採用含有有機酸 光阻殘渣的步驟。 裝置的製造方法，其 形成鋁膜步驟、從上 成鋁膜圖案步驟、磨 或其鹽和水的pH值小 特徵為，具有在基 述紹膜通過使用光 光上述光阻的步驟 於8的藥液來除去 本發明的 板上的襯底 阻罩幕的照 的上面形成 照相製版在 圖案的步驟 鹽和水的p Η 本發明的 板上的襯底 阻罩幕的照 有在基 使用光 膜圖案 罩幕的 案的孔 酸或其 \ 有在基 使用光 膜圖案
干等體裝置的製造方法，其特徵為，具 層上面形成鋁膜步驟、從上述鋁膜通過 相製版來形成鋁膜圖案步驟、在上述鋁 層間絕緣膜步驟、通過使用其他的光阻 上述層間絕緣膜中形成達到上述鋁膜圖 、在形成上述孔圖案之後採用含有有機 值小於8的藥液來除去光阻的處理步驟 半導體裝置的製迭方半甘，士步驟 麻u二…二灰k方法’其特徵為，具 層上面形成銘膜步驟 扣制π十W丄 攸上迷紹膜通過 相1版來形成鋁膜圖案步驟、在上述鋁
1295750 五、發明說明（3) 的上面形成層間絕緣膜步驟、通過使 照相製版在上述層間絕緣膜中形成達至用的光阻罩幕的 圖案步驟、將上述其他的光阻灰化步驟：:鋁膜圖案的孔 或其鹽和水的pH值小於8的藥液來除去#米用3有有機酉文 本發明的半導體裝置的製造方法，步驟。 述銘膜之前或形成上述紹膜之後，具有形 —在^成上 膜的至少一方表面上的障壁金屬步驟。^附著在上述鋁 本發明的半導體裝置的製造方法，复 述銘膜之前，含有在上述襯底層中形成導電部+ =七= 成使上述鋁膜圖案於所述導電部電氣連接狀L ν ”、、、、’形 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵=1且 板上的襯底層上面形成鶴膜或銅膜步驟 2二 膜通過使用光阻的照相製版來形成鶏膜圖案或 驟、在形成上述鎢膜圖案或銅膜圖案後用含有有2= =和水的PH值小於8的藥液來除去上述光^^=夂或 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為 板上的襯底層上面形成嫣膜或銅膜步驟 上 ‘驟、將上述光二版案或銅膜圖案步 驟採用s有有機酸或直·越糸；士沾 PH值小於8的樂液來除去光阻殘逢處理步驟。 水的 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為，且 板上的襯底層上面形成鶴膜或銅膜步驟 上 膜通過使用光阻罩慕的昭4u + 、 这鶴膜或銅 、…、相衣版來形成鶏膜圖案或銅膜圖 第7頁 90102666.ptd 1295750 五、發明說明（4) 案步驟、在上述鎢膜圖案 步驟、通過使用其他的光=ί圖案上面形成層間絕緣膜 ，膜中形成達到上述鶴膜 版在上述層間絕 在形成上述孔圖案後採用含：J:::案的孔圖案步驟、 於8的藥液來除去上述其他的有光有:广或其鹽和水的pH值小 本發明的半導體裝置的事心/驟。 板的襯底層的上面形成鶴膜或銅膜步驟特！為，具有在基 步驟、在上述鶴膜圖案或、：案或銅膜圖案 步驟、依照採用其他光阻軍幕照相；版在（成層間絕緣膜 中達到銅膜或鎢膜圖案形成：丨述層間絕緣膜 藥液來除去光或其鹽和水的…於8的 2=t!體裝置的製造方法，其特徵為，在形成上 。述形;附* 述ί發:月的半ί體裝置的製造方法，其特：ίA:::丄 述·鳥膜或銅膜丽具有在上述襯底層中形成導電部步驟、並 使上述鎢膜圖案或銅膜圖案於所述導電部形成電氣 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為，具有在基 板上的襯底層上面形成複合金屬膜步驟、從上述複合金 膜通過使用光阻罩幕的照相製版形成複合金屬膜圖^步驟 、在形成上述複合金屬膜圖案後採用含有有機酸或其鹽和 水的pH值小於8的藥液來除去上述光阻步驟。 ^ \\312\2d-code\90-04\90102666.ptd 1295750
年费1觀 t.E_ 901Q2RRR 五、發明說明（5) 俑兄 本發明的半導體裝置的製诰太 ^一·：~ 板上的襯底声上而轳劣、㊂人 ’ ’八特徵為’具有在基 :通：:;:罩面::;:===上述複合金屬
、將上述光阻灰化步驟、採用含有圖案步驟 值小於8的藥液來除去光阻殘渣步^。或，、鹽和水的PH 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵 且 板上的襯底層上面形成複合金屬膜 :、二有在基 膜通過使用光阻罩幕的照相製版形〃述複合金屬 、在上述複合金屬膜圖案上面形屬膜圖案步驟 子植入上述襯底層㈣、在1述離子植^將離 ::機酸或其鹽和水的PH值小於8的藥液來除^去」述抓光用阻含 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為 板上的襯底層上面形成複合金屬膜步驟、 土 膜通過使用光阻罩幕的照相製版形成複合金屬膜圖案步 、在上述複合金屬膜圖案上面形成其他的光阻罩^雜 子f入上述襯底層步驟、將上述其他的光阻灰化步 用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8的藥液來除去、> ^ 殘渣步驟。 于、、’阻 本發明的半導體裝置的製造方法，其特微& ^、 複合金屬膜，是含有W、WN、Ti、TiN金屬材料’、含^上述 —Si導電材料和含有SiN、Si〇2介質材料的彳 \ P〇ly w n 一禋進行層 合的結構。 T增 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵 ^ 两，在上述藥
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五、發明說明（6) 液中還含有有機溶液。 本發明的半導體裝置的製造方法，其特徵為，上述有機 酸是多元羧酸。 [發明的實施形態] t施形態1 本發明的實施形態1中，說明在鋁佈線的鋁佈線蝕刻後 :在晶片表面A1、w、Ti、TiN、Si〇2等曝光步驟中，使用 各有有機酸或其鹽和水、pH值小於8的剝離液除去光阻或 光阻殘渣的方法。 圖1是表示在採用本發明實施形態1的半導體裝置的製造 =法中，在鋁佈線的加工後除去光阻殘渣後的晶片狀態的 二視圖。圖2是表示在採用f施形態i料導體$置的製造 法中，鋁佈線形成工程例的流程圖。 木用本實施形態1的一技術方案的半導體裝置的製造方 門紹麥照圖1和圖2 ’首先將鎢沈積在半導體基板1上的層 ^緣膜2的溝槽3(接合孔）中（圖2的步驟s⑴。然後，對 上沾^反向蝕刻或化學機械拋光（CMP)而除去層間絕緣膜2 的，，在槽3中形成鎢栓塞（步驟S12)。 接^著’形成P早壁金屬5、链膜6和障壁金屬7(步驟S13)。 h 利用照相製版形成所需的光阻罩幕（未圖示）（步驟 著，，，鋁膜6而形成所需的鋁膜圖案6(步驟si叼。接 作為朵n t化除去光阻罩幕（未圖示步驟S16)。接著， 於8的蘊且/十〉查去除液使用含有有機酸或其鹽和水的PH值小 的樂液來除去光阻殘渣（步驟17)。
DEC 2 5 200? 替換頁 1295750 M 90102RRR 五、發明說明（7) 法ΐ本：ί::1:另—技術方案的半導體裝置的製造方 述所需銘膜圖案6的步驟(步腿” 除去光的，但不採用接著的灰化方法進行 示去先阻罩幕的步驟（步驟S16)，接 驟S15)後，作為光阻昤土、广外你田人貝‘❿攻銘膜圖案（步 水、PH值小於8的藥液機酸或其鹽和 ，從木除去光阻罩幕（步驟S1 7) 〇 貫轭形態1和後述的其他實施形態中 明的藥液所使用的有機酸或其鹽用作為本电 ，，⑷、碳酸酿、硫代㈣、硫醇牛、=夂、、^ 敲、-人舳酸、硫酸酯、膦酸、磷脂 - 酯的錯合物。 外酼酉日、膦、硼酸 還可例舉：曱 π敗寻的碳質數為1 飽和一元羧酸；乙二酸、丙二酸、 --- 的飽和多元缓酸；a酸、葡萄糖酸、酒】二酸等 檬酸等的羥基羧酸；氨基醋酸、讪 /果^、才争 :酸，-氨基酸、曱基氨基乙酸等的=;;:4甲” 酸、乙氧乙酸等的烷氧基羧酸。 土躞馱，甲氧乙 作為所述有機酸的鹽可例舉有機酸和鹼 鹼性無機化合物的鹽。作為鹼性有機物可^妆化合物或 二級胺、三級胺、亞胺、烷醇胺、醯胺二二一級胺、 物和季銨羥等。作為鹼性化合物可例舉：^ 環化合 氫氧化鉀、氫氧化鈣等。在這些中，二避^、氫氧化鈉、 的觀點來看，有機酸的銨鹽及有機酸和鹼^ ^離子混入 鹽是理想的。有機酸的鹽也可單獨地武 幾化合物的 用。 種以上混合地使
〇EC 2 5 2007 替換頁 1295750 一修正 案號90102666_年 月 日 五、發明說明（8) 其中尤其是多元羧酸，對於光阻剝離性方面是優異的。 ^所述的有機酸或其鹽在本發明的藥液中的含有量，從庐 得優異的光阻剝離性的觀點來看，需要0 〇1〜9〇重量％，又 從光阻剝離性及防止金屬材料蝕刻的觀點 〇·〇5〜70重量％，更好的是0」〜5〇重量％。看^好的疋 在本發明藥液中用的水，考慮到藥液被使用於半導體元 及液晶顯不（LCD)製造領域的情況，採用純水及超純水 荨的儘量降低離子性物質及粒子等的水是理想的。 在藥液中水的含有量，從提高光阻剝離性的觀點來看， j須為2〜74重量％。本發明中，水含有量為2〜74重量％是 :大特點，通過將水含有量調節至這樣的範圍，可獲得且 Γΐ ί的光阻剝離性及防止對金屬材料蝕刻效果的剝離劑 二成物。並且，水的含有量，從光阻剝離性及防止對金 1料餘刻的觀點來看，好的是5〜70重量％，較好的是10〜 6〇重量％，更好是15〜50重量％。 „作為本發明的藥液使用ΡΗ值小於8的藥液，這是由於告 PH值在8以上時不能獲得優異的光阻剝離性或聚合物剝ς 8通過將pH值調節至8以下使光阻剝離性充分、且可 制對金屬材料的蝕刻。 下面，就本發明的必要性及其背景加以說明。 火在近年來的微細化的元件的佈線形成步驟中，佈線 :=中笑的铭佈線6)被縮小化至與接合孔(相當於圖1中 。：尺寸’產生接合孔未完全被佈線覆蓋的現象 ^樣的接&孔若與佈線有偏離’如圖卜斤示在佈線形成
Ptc 第12頁 c:\ 總槍\90\90102666\9_2666(替換）-2. 1295750 五、發明說明（9) _ 後還露出接合孔表面那樣的佈線被稱為誤或益 (或.Mlss AHgnment佈線）。在無邊緣佈線’中、，:f 刻及灰化等的乾式製程間佈線帶電， 备，布、水在蝕 =去？液處理而使鶴栓塞消失的問題。= :殘 外，逛產生因局部電池效應而引起栓夷土々扁失 銘佈線變細及被含於！呂佈線上的銅周邊的紹钱刻、 為銅析出的原因，從而使佈線合格率降低、、f蝕刻而成 及佈線的可靠性降低等特性惡化。 _ Λ電阻增加 另外，在微細化的同時佈線間的間隔 線間的短路、並降低佈線間容量，故要长 :I卩制佈 ，•以除去的編附著上由此 層使用膜厚薄的銘膜並位於下層部，; 厚的紹膜則位於上層部。當銘的膜厚增厚時電； j擇果在蝕刻後就形成難以除去的光阻殘 去：rr:在於銘_刻於 阻去除液的紹銅钱刻量就會7因此阻：:丄光 對殘渣物較容易除丰沾π昆= 存在不传不分別 的光阻剝離液、對殘鋁薄膜使用可減輕鋁佈線變細 、’-物較難以除去的上層的銘厚膜使用 90102666.ptd 第13頁 1295750 五、發明說明（10) "~'—·'~--- 即使犧牲一點鋁佈線變細也要去除性高的光阻剝離 況。 V狀 為解決上述問題，在本發明中，作為光阻殘渣去除液 光阻去除液，使用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8的" 藥液。本發明的藥液可認為對所有的鋁佈線具有足夠的户 渣去除性、並抑制在上述鋁佈線加工後可能產生二 響。 1 R衫 實施形熊2 在本發明的實施形態2中，對在鋁佈線的孔蝕刻後、使 A1、W、T i、T i N、S i 〇2等在晶片表面上曝光步驟中，使用 含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8的剝離液來除去光阻 或光阻殘渣的方法進行說明。 圖3是表示在採用本發明實施形態2的半導體裝置的製造 =法中、在對佈線的孔蝕刻後，除去光阻殘渣後的晶ϋ 恶σ1〗視圖。圖4疋表示在採用實施形態£的半導體裝置的製 ie方法中、$呂佈線孔形成流程的例的流程圖。 採用本實施形態2的一技術方案的半導體裝置的製造方 法，參照圖3和圖4，首先在半導體基板丨上的層間絕緣膜2 的上面形成障壁金屬5、鋁膜6和障壁金屬7，採用使用了 光阻罩幕（未圖示）的照相製版將鋁膜6形成佈線圖案。接 著，在鋁膜圖案6上形成層間絕緣膜8(圖4的步驟S21)。接 著採用使用了其他光阻罩幕（未圖示）的照相製版（步驟 S 2 2)在層間絕緣膜8中形成達到鋁膜圖案6的孔圖案9 (步驟 S 2 3)。接著，採用灰化除去上述其他的光阻罩幕（步驟
DEC 2 5 290? 替换頁 1295750 修正 月 曰 -^^90102666 五、發明說明（11) S24)。接著，作為伞 和水的PH值小於8的^殘渣去除液使用含有有機酸或其鹽 另外，在採用士 + 除去殘渣（步驟S25)。 置的製造方法中Ϊ ^態2的另一技術方案的半導體裝 至達到紹膜圖宰6的Λ J1 且罩幕在層μ絕緣膜8中形成直 步驟（步驟S24)，而Λ木用以下的灰化除去光阻罩幕的 著採用作為光阻去除夜；It圖案的形成（步驟奶）後，接 於8的華液來+七、/ 3有有機酸或其鹽和水的pH值小 的系展來除去光阻罩幕（步驟S25)。 I二车ϊ i發明的必要性及其背景加以說明。 中==化的元件的孔形成步驟中，孔(相當於圖3 T的孔)的作為縱糌士 & 的比）存在變大的傾;^ Λ 比（|間絕、緣膜厚相對孔徑 ΑΑ J-P ,,, ' 在清洗形狀比較大的孔時，與通 :的：ί:Γ留置換效率較低，渣去除性變 及障壁金屬產生異常_ 上;:原：r可能產生佈口面電阻 由於層間絕緣=====金屬、孔蚀刻的情況 =;=種類“::::::物 後形成有異質的殘渣物。 ~ ^ 4 因ΐ常與緣膜的層合結^ 除去殘渣不同，從不擴大孔;:=2銘佈線钱刻後的 ’、 仏的觀點來看，也對藥液特性 C:\總檔\9G\9_2666\9_2666(替換）-2.ptc飞 1295750
不蝕刻層間絕緣膜 處理後的蝕刻量根 時，孔形狀就會產 成的次層的障壁金 為佈線的可靠性顯 求。在光阻去除液 同的絕緣膜而不同 成為由用濺射法形 空隙等原因、並成 從上述理由，對 孔蝕刻後除去殘渣 情況。 的規格提出嚴格的要 據用於層間絕緣膜不 生階梯差。該階梯差 屬成膜不良引起產生 著惡化的原因。 適用於佈線蝕刻後除去殘渣 的藥液存在不得不分別使用 的藥液和可 不同藥液的 為了解決以上問 或光阻去除液，使 的藥液。本發明的 後的除去殘潰，故 本的效果。 實施形jy 題，在本發明中，作 用含有有機酸或其鹽 藥液，由於可同時使 可期望元件特性的穩 為光阻殘渣去除液 和水的pH值小於8 用紹佈線及孔名虫刻 定化及降低製造成 ^本發明的實施形態3中，對在銅佈線的乾式蝕刻後及 、’5 i線上的層間絕緣膜的蝕刻引起的孔開口後等、在晶片 ^ 銅*光步驟中、使用含有有機酸或其鹽和水的p Η值小 於8的剝離液來除去光阻或光阻殘渣的方法加以說明。 另外’在本發明的實施形態3中，對在由鎢佈線的乾式 钱刻彳^及鶴佈線上的層間絕緣膜的蝕刻引起的孔開口後等 在曰曰片表面的鎢曝光步驟中、使用含有有機酸或其鹽和 水的pH值小於8的剝離液來除去光阻或光阻殘渣的方法加 以說明。 圖5是表示在採用本發明實施形態3的半導體裝置的製造
1295750 五、發明說明（13) 方法中、在銅佈線孔餘刻後進行除去光阻殘潰後的晶片狀 態的剖視圖。圖6是表示在採用實施形態3的半導體裝置的 製造方法中、形成銅佈線步驟的例的流程圖。 在採用本實施形態3的一技術方案的半導體裝置的製造 方法中，參照圖5和圖6，首先在半導體基板1上的層間絕 緣膜2的上面形成銅光阻1 0。再在其上面形成層間絕緣膜 11。在该層間絕緣膜11中形成溝槽1 2。在該溝槽1 2中形成 用障壁金屬1 3使側面受保護的銅膜1 4、並進行化學機械拋 光（CMP)使其平坦化（圖6的步驟S31)。 在其上面沈積銅光阻1 5 (例如S i N膜）（步驟s 3 2)，再沈積 層間絕緣膜1 6 (步驟S 3 3)。接著，通過使用其他的光阻罩 幕（未圖示）的如相製版（步驟S 3 4)在層間絕緣膜1 6中形成 達到銅膜圖案1 4的孔圖案1 7 (步驟S 3 5 )。 接著， 驟S36)。 其鹽和水 在採用 方法中， 的孔圖案 不進行利 ，而是在 採用含有 述其他光 利用灰化除去上述其他的光阻罩幕（未圖示）（步 接著’作為光阻殘渣去除液，採用含有有機酸或 的pH值小於8的藥液來除去光阻殘渣（步驟S37)。 實施形態3的另一技術方案的半導體裝置的製造 雖然直至在層間絕緣膜16中形成達到銅膜圖$案°14 17的步驟（步驟S35)是與上述製造方法相同，但 用接下去的灰化來除去光阻罩幕步驟（步驟s36) 形成所述孔圖案（步驟S35)後，作為光阻去除液 有機酸或其鹽和水的pH值小於8的藥液來丄/ 阻（步驟S37)。 &古上 下面，關於本發明的必要性及其背景進行說明
90102666.ptd 第17頁 五、發明說明（14) 作為銅佈線的結槿楹 中舉了雔會禮山 出了各種結構的方案，作在太於 τ卒ί雙重鑲嵌的結槎作 1-在本發明
u固理由，Α# m構作為例子。在銅佈線中，由於以I 右Λ Λ 间使用無灰化製程的可能性而要二: 有凸塊光阻溶解力的光阻剥離液 要求開發具 由於銅是容易被氧化的金 化時其表面被氧化。由访夕紅文田進仃通吊的氧電漿灰 果是在每次剝離查處理的雙重鑲嵌等結構中，結 化的原Γ 中銅被㈣’可成為佈線可靠性惡 :後’為抑制佈線延遲與銅一起被引介 t γ由於有機糸的絕緣膜被氧電漿蝕刻掉， 常r灰化的材料。在使用具有：特= 、、邑、味膑的％合，就必須進行無灰化的製程過程。 上述問題，在本發明中，作為光阻殘渣去除液 :)士 Ρ且去除液，使用含有有機酸或其鹽和水的ρΗ值小於8 1樂液。本發明的藥液’可用於除去銅佈線的孔钱刻後的 汶禮、，並由於具有光阻溶解能力而可實現無灰化的製程。 在以上例子中，雖然說明了銅佈線的孔蝕刻後的殘渣除 去’但這同樣適用於銅佈線以致於鎢佈線。詳細說明略。 、其次，雖未圖示，但在本實施形態3中，也可用於圖i同 樣的結構形成銅佈線。在以下的說明中，假定將圖1的銘 佈線6置換成銅佈線6。 採用本實施形態3的一技術方案的半導體裝置的製造方 法’參照圖1和圖2 ’在半導體基板1上的層間絕緣膜2 (襯
90102666.ptd 第18頁 1295750 五、發明說明（15) ^ff。）中？成導電部4。接*，在該層間絕緣膜2上形成銅 ' 接著’採用使用了光阻的照相製版從上述銅膜6形成 與^述導電部4電氣連接的銅膜圖案6。接著，對上述光阻 進行β灰化。接著，採用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於 8的藥液來除去光阻殘渣。 另外，在採用本貫施形態3的另一技術方案的半導體裝 ，的製造方法中，直至形成銅膜圖案6的步驟，是盥上述 ί造方法相同的，不進行接著採用灰化除去光阻步驟，而 形成銅膜圖案後，採用含有有機酸或其 於8的藥液來除去光阻罩幕。 HPU值j ®ΐ 15兒明了在銅佈線的乾式1虫刻後及採用銅佈線上的 J = ”刻引起的孔開π後等、在晶片表面曝光銅的 步驟中除去光阻殘渣。 的：5:: : 1對於在鎢佈線的乾式蝕刻後及採用鎢佈線上 光二：：的蝕刻引起的孔開口後等、在晶片表面上曝 ^祝明中的銅佈線置換成鶴佈線就可以。因&，重復說 t施形態4 月的實施形態4中’在曝光w、wN、Ti、TiN_ 2 ^ Μ、㈣I102等的金屬問極的钱刻後步 液上采用3有有機酸或其鹽和水的1^值小於8的剝離 液除去^光阻或光阻殘潰的方法加以說明。 圖7疋表不在採用本發明實施形態4的半導體裝置的製造
1295750 DEC 2 5 2007 ---tm 90102666_年月 曰 修正 替換頁 五、發明說明（16) 方法中、在金屬閘極結構的蝕刻後除去光阻殘渣後的晶片 狀怨的剖視圖。圖8是表示在採用實施形態4的半導體裝置 的製造方法中，形成金屬閘極步驟例的流程圖。 在採用實施形態4的一技術方案的半導體裝置的製造方 法中’參照圖7和圖8，在基板1上形成閘極氧化膜丨8 (襯底 1)(圖8的步驟S41)。在其上形成複合金屬膜19。該複合 金屬膜1 9通過依次進行多晶矽膜2〇的沈積（步驟S42)、WN 膜21的沈積（步驟S43)、W膜22的沈積（步驟S44)、SiN膜23 的沈積（步驟S45)、TEOS膜24的沈積（步驟S46)形成。 接著’採用使用了光阻罩幕（未圖示）的照相製版（步驟 S4 7)從該複合金屬膜19形成複合金屬膜圖案19(步驟§48) 。接著’將上述光阻罩幕灰化（步驟S49)。其後，作為殘 潰去除液’採用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8的藥 液除去光阻殘渣。然後在基板1上形成源極sc、汲極DR。 、在採用本實施形態4的另一技術方案的半導體裝置的製 造方法中’直至通過照相製版形成複合金屬膜圖案丨9的步 驟步驟S48) ’是與上述實施形態同樣的，但不進行接著 的採用灰化除去光阻罩幕步驟（步驟S49)，在形成複合金 屬膜圖案19之後’作為光阻去除液採用含有有機酸或其鹽 和水的pH值小於8的藥液來除去光阻。 &在採用本實施形態4的又一技術方案的半導體裝置的製 造方法中’作為複合金屬膜丨9是將含W、wN、τ i、τ i N的金 屬材料、含poly — Si的導電材料和含3"、Si〇2的介質材 料的任一種進行層合形成的。
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Hi對本發明的必要性及其背景加以說明。 用的二二7°件中/為縮減閘極延遲，故考慮採用以往使 Ρ 〇 i y S i 从外白 ί] w、w Μ、τ ι· τ . μ 々a 之 閘極。在使用镇^ 人 、TlN荨的金屬材料的金屬 不能使用以Γ!Γ: 於鶴在過氧化氫中被㈣，故 液處理4| ，又廣泛使用的RCA洗淨。期待用於HF系藥 發。、利用有機剝離液的蝕刻後光阻殘潰除去製程的開 泛用於除去光阻的氧灰化處理會對§丨基板 成損傷並有可能使電晶體特性惡化，故要 程的開發。 另外，由於廣 或閘極氧化膜造 求進行無灰化製
^ 决以上問題，在本發明中，作為光阻殘渣去除液 的r阻去除液’使用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於8 的樂液1本發明的藥液具有金屬閘極結構中的閘極蝕刻後 ★，去光阻殘、/查能力、金屬閘極的蝕刻中不造成損傷的藥 液來使用。
在本發明的實施形態5中，對w、WN、Ti、TiN等的金屬 材料及po 1 y — si、SiN、Si02等曝光金屬閘極蝕刻後離子 植入後的步驟中、採用含有有機酸或其鹽和水的pH值小於 8的制離液來除去光阻或光阻殘渣的方法加以說明。 圖9是表示在採用實施形態5的半導體裝置的製造方法中 每金屬閘極結構的離子植入前後步驟的例的流程圖。在本 灵知形恶5中，金屬閘極結構中離子植入後的除去光阻後 的晶片狀態是與圖7相同的狀態。
90102666.ptd 第21頁 1295750 DEC 2 5 200? - --案^虎90102666___年月曰 修[_替換頁 五、發明說明（18) 在採用本實施形態5的一技術方案的半導體裝置的製造 方法中，參照圖7〜圖9，在基板1上形成閘極氧化膜18(襯 底層）（圖8的步驟S41)。在其上形成複合金屬膜19(圖8的 步驟S42〜S46)。並且，通過使用了光阻罩幕照相製版（步 驟S47)從該複合金屬膜19形成複合金屬膜圖案丨9(步驟 S48)。 接著，在複合金屬膜圖案1 9上面通過照相製版（圖9的步 驟S51)形成其他光阻罩幕圖案，通過閘極氧化膜18將離子 植入於基板1(步驟S52)。接著，將上述其他光阻灰化（步 = S53)。然後，作為光阻殘渣去除液，採用含有有機酸或 八鹽和水的pH值小於8的藥液除去光阻殘渣（步驟託4)。 、生在採用本實施形態5的另-技術方案的半導體裝置的製 每方法中，直至將離子植入基板丨（步驟S52)，是與上 ^形半態同樣的，不進行接著的利甩灰化除去光阻Ϊ幕的步 =/^53)，而在離子植入（步驟S52)後，採用含有有機 J或其鹽和水的pH值小於8的藥液作為 4 光阻（步驟S54)。 方丨f狀木陈云 本實施形態4的又一技術方案的半導體裝置的製 =屬:料„屬膜19’通過將含[，、『^ = = :的導電材料和含-、训2介 在本實施形態1〜5的又一枯俶古安Μ , ^ 方沬Φ如μ〜 技#方案的半導體裝置的製造 、/中，在作為光阻去除液或光阻殘渣去除、、存太八# 液恰好還含有有機溶劑。有機容Ϋ ” / 、 *月樂 w有機/合劑對含有有機酸和/或其
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DhC ^ 5 ZOO/ 替换頁 Μ a 修正
-MM 9Qin?RRR 五、發明說明（19)
鹽或水促進向光p且或聚合物的浸 A 光阻剝離性。 /、〜果可有效地提咼 在採用本實施形態〗〜5的再—技 製造方法中，作為光阻去除液或光 v體^置的 藥液中的有機酸，恰好使用多元殘f去除液的本發明 具有優異的光阻剝離性。 咬。這是由於多元羧酸 I:後景進行說明。 淺薄、更高濃度的源極、汲：:、；㊁=的性能，要求更 此，為了根據電晶體的極性等更。植入剖面。因 幕，因高濃度植入而改變性質 二：素所用的光阻罩 外，如實施形態4所示，在全屬門^且半的除去就更困難。另 n、TiN、P〇l卜Si、SiN在步驟中’由於W，、 RCA洗淨及過度的HF系藥液處理2。'進二曝，，故不能進行 邊除去同樣，期待採用有機剥離液對^^刻後的光阻殘 阻製程的開發。 +離子植入後的除去光 還有，與實施形態4同樣， & 發。 求…、氧灰化處理製程的開 另外，由於需要植入元素及 植入條件，故本光阻的除去處 月:量、植入劑量等各種 慮到處理次數多及佈線步驟相比 〜10次左右。考 小，餘刻量的容差量格外地:極^驟，材料尺寸要 刻量控制在1 nm以下。 要求將每一次處理的蝕 為了解決以上問題，在本發 月中，作為光阻殘渣去除液 ptc C:\ 總檔\90\90102666\90102666(替換）-2. 1295750 發明說明（20) " ---~ ------- 或光阻去除液，採用含 的藥液。本發明的藥液，星栌酸或其鹽和水的口11值小於8 其優先性，具有離i楂丄t i光p且溶解能力和有效地利用 Μ jrk a u η Φ x ^ 4〇彳、光阻除去能力，並可用作金 屬閑極在触刻中不叉損傷的藥液。 f施例 對於貫施形怨1的圖1中例示的接合孔（槽3)與佈線（銘膜 6)位置偏移’以致佈線形成後接合孔表面曝光的無邊緣佈 線結構，對其改變處理藥液種類後情況的光阻殘潰除去性 能作了實驗。 一 表1表示實施例1〜8的藥液組成與pH及其實驗結果的評 價。 表2表示同時進行的比較例1〜3的藥液的組成與ρ η及其 實驗結果的評價。
\\312\2d-code\90-04\90102666.ptd 第24頁 1295750 五、發明說明（21) [表1] 實施例 1 2 3 4 5 6 7 8 藥 液 的 組 成 重 量 % (a ) 乙酸 1 0 乙二酸 3 3 3 3 丙二酸 10 10 酒石酸 6 0 (b )水 5 0 7 0 4 0 6 9. 9 4 0 3 5 6 9. 9 6 9.9 (c) 二甲基甲酰 胺 4 0 N - 甲基 -2 -吡咯烷酮 5 0 4 9.95 二甲基亞颯 二甘醇一丁 基醚 2 7 2 7 4 . 9 2 7 2 7 (d) 乙烯三甲氧 基矽烷 0.1 0.05 0 . 1 六甲基乙矽 烷 0.1 氨丙基三甲 氧基矽烷 0.1 藥液的 pH 2 . 5 1.4 1.5 1.4 1 . 5 0.2 1.4 1.4 評價 光致抗蝕劑殘渣 去除性 良 好 良 好 良 好 良 好 良好 良 好 良 好 良好 鋁佈線的變細 n m A C A B A B B A 鎢柱形有無消失 無 無 無 無 無 無 無 無 [表2] 實施例 1 2 3 藥 液 的 組 成 重 量 % 乙醇胺 7 0 羥胺 17.5 乙基乙醇胺 8 9 氨基乙氧基乙醇 6 0 (a ) 鄰苯二甲酸 3 (b) 水 5 17.5 (c) 二甲基亞颯 2 7 三氮茂環甲苯 1 焦耳茶酚 5 5 藥液的 PH 13.5 13.9 12 評 價 光致抗蝕劑殘渣去除 性 不良 不良 良好 鋁佈線的變細n m A C A 鎢柱形有無消失 無 有 有 90102666.ptd 1295750 五、發明說明（22) 在實驗令，預弈膝主，< 將實施形態】t 表21示的藥液加熱至°c，再 ，浸潰1 5分鐘後取出：：：:、邊緣佈線基板浸潰於其中 乾燥後用婦描型電子出顯：：放丙；；:3^^ 的方法對其光阻殘、、杳去 、、力3萬L，用下面說明 無消失進行了評價果； 作為評價方法，首先就光〉^ 土表1及表2的評價欄。 片表面進行了 SEM觀察。 對―除性一約3萬倍對晶 述地進行了評價。μ备…、片對光阻殘渣除去性如下所 良好··無光阻殘渣的情況 不良··有光阻殘渣的情況 另外，關於鋁佈線變细，料闰，& , 行測定，採用以下標準進行了 = /的Λ膜6的佈線變細進 為好，等級A最好。 傻的佈線寬度’數值小的 ::於3⑽:A、小於心“、1。-〜…、大於20nm 另外，關於鶴栓塞的有無消失 約3萬倍進行SEM觀察，採用 ^中的鶴权塞4放大 未消失：I消失：；下“準進仃了評價。 ^表1及表2所示，用實施例i〜8所獲得的 比較例1〜3所獲得的半導體裝置相虞置/、 分除去、鋁佈線的變細降低、m:光阻可充 半導體裝置。 且無鶴栓基的消失、良好的 麵 第26頁 \\312\2d-code\90-04\90102666.ptd 1295750 五、發明說明（23) [發明的效果] ^ =本發明，在鋁佈線的鋁佈線蝕刻後及在孔蝕刻後等 丄J J片表面A1、W、Ti、TlN、Si〇2等的曝光步驟中採用 :、機酸及其鹽和水的pH值小於8的剝離液除去光阻 光阻殘潰。 a 去的：Ϊ對鋁佈線具有充分的光阻去除性或光阻殘渣 料的㈣。τ ’可企圖抑制對其他佈線材料及層間絕緣材 ；5 ί二ί ,用、本^日月’在銅佈線（或偽佈線）㈤乾式敍刻後 及由銅佈線（或鎢佈線）上的 & 晶片表面曝光步驟中，採用含有有機酸 鹽和水㈣值小於8的剝離液來除去光阻或光阻殘 光=、杳：ίϊ銅佈線或鶏佈線具有充分的光阻去除性或 間絕緣材料的蝕刻。 圖抑制對其他佈線材料及層 還有，採用本發明，在W、w poly - Si、SiN、Si02等曝光的厶1、lN等的金屬材料及 或在金屬閉酬後的離子先植的入金：：極㈣後步驟中’ 酸或其鹽和水的PH值小於8的植上後步驟中，採用含有有機 渣。 於8的軔離液除去光阻或光阻殘 由此，可在對多層金屬膜右 渣去除性的同時，可企圖抑制:的光阻去除性或光阻殘 材料的蝕刻。 對其他佈線材料及層間絕緣
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五、發明說明（24) [元件編號之說明] 1 半導體基板 2 、 8 、 11 、 16 層間絕緣膜 3 ^ 12 溝槽 4 鶴检基 5、7、13 障壁金屬 6 鋁（A1 )膜 9^17 孔圖案 10、15 銅（Cu)保護膜 15 銅（Cu)膜 18 開極氧化膜 19 複合金屬膜 90102666.ptd 第28頁 1295750 圖式簡單說明 圖1是表示實施形態1中鋁佈線加工後除去光阻殘渣後截 面的說明圖。 圖2是表示實施形態1中鋁佈線形成流程說明圖。 圖3是表示實施形態2中鋁佈線孔蝕刻後的除去光阻殘渣 後截面說明圖。 圖4是表示實施形態2中鋁佈線孔形成流程說明圖。 圖5是表示實施形態3中銅佈線孔蝕刻後的除去光阻殘渣 後截面說明圖。 圖6是表示實施形態3中銅佈線形成流程說明圖。 圖7是表示實施形態4中金屬閘極的閘極蝕刻後的除去光 阻殘渣後截面的說明圖。 圖8是表示實施形態4中金屬閘極形成流程說明圖。 圖9是表示實施形態5中金屬閘極的離子植入前後流程說 明圖。
90102666.ptd 第29頁 丨益潘75春· 備2 5-綱 90102666 月 曰 修正 補无 六、申請專利範圍 1· 一種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者: 在基板上之襯底層上形成鋁膜的步驟； 藉使用光阻之照相製版對上述鋁膜形成鋁膜圖案的步 以及 水之pH 上述 叛酸、 脂酸、 上述 % ； 在形成上述鋁膜圖案後，採用含有有機酸或其鹽和 值小於8的藥液以除去上述光阻的步驟； 有機酸係選自羧酸、過酸（p e r a c i d)、碳酸醋、硫 硫醇、磺酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷 構酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇. 〇1〜9〇重量 上述藥液中之水的含有量為5〜7〇重量％。 在基 藉使 種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： 板上之襯底層上形成鋁膜的步驟； 用光阻之照相製版對上述鋁膜形成鋁膜圖案的步 將上述光阻灰化的步驟； 以及採用含有有機酸或其鹽和水之pH值小於8的藥液以 除去光阻殘渣的步驟； &上^有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 醇〜k、亞〜酸、次續酸、硫酸酯、膦酸、碟脂酸、鱗 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； % 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇〇1〜9〇重量
•ptc 第30頁

Claims (1)

  1. 上述藥液中之水的含有量為5〜70重量％。 3·種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： f基板上之襯底層上形成鋁膜的步驟； 藉使用光阻罩幕之照相製版對上層鋁膜形成鋁膜圖案的 步驟； 在上述銘膜圖案上形成層間絕緣膜的步驟； 使用其他光阻罩幕的照相製版在上述層間絕緣膜中形成 達到上述鋁膜圖案之孔圖案的步驟； 以及在形成上述孔圖案之後採用含有有機酸或其鹽和水 之pH值小於8的藥液以除去光阻的處理步驟； 羧酸、硫 磷脂酸、磷 上述有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫 醇、續酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 90重量 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇(U % 上述藥液中之水的含有量為5〜7〇重量％。 4· 一種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： 在基板上之襯底層上形成鋁膜的步驟； 藉使用光阻罩幕之照相製版對上述鋁膜形成鋁膜圖案的 步驟； 在上述銘膜圖案上形成層間絕緣膜的步驟； 絕緣膜中形 藉使用其他光阻罩幕之照相製版在上述層間 成達到上述鋁膜圖案之孔圖案的步驟； 將上述其他光阻灰化步驟；以及 C:\總檔\90\90102666\90102666(替換）-2.ptc 第 31 頁 1295750 ----- 案號90102666__车月 曰 鉻1_ 六、申請專利範圍 採用含有有機酸或其鹽和水之pH值小於8的藥液以除去 光阻殘渣的步驟； 上述有機酸係選自羧酸、過酸、礙酸I旨、硫羧酸、硫 醇、磺酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、磷 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為0.01〜90重量 % ; 上述藥液中之水的含有量為5〜70重量％。 5· —種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： 在基板上之襯底層上形成鎢膜或銅膜的步驟； 藉使用光阻之照相製版對上述鎢膜或銅膜形成鎢膜圖案 或銅膜圖案的步驟；以及 在形成上述鎢膜圖案或銅膜圖案後採用含有有機酸或其 鹽和水之pH值小於8的藥液除去上述光阻的步驟； 上述有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 醇、磺酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、磷 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇·〇1〜90重量 % ； 上述藥液中之水的含有量為5〜7〇重量％。 6· —種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： 在基板上之襯底層上形成鎢膜或銅膜的步驟； 藉使用光阻之照相製版對上述鎢膜或銅膜形成鎢膜圖案 或銅膜圖案的步驟；
    C:\總檔\90\90102666\90102666(替換）-2.ptc 第 32 頁 1295750 -------90102666_车月日___修正 __ 六、申請專利範圍 將上述光阻灰化的步驟；以及 採用含有有機酸或其鹽和水之pH值小於8的藥液除去光 阻殘渣的步驟； 上述有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 醇、續酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、構 酸醋、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為0·01〜90重量 °/〇 ； 上述藥液中之水的含有量為5〜70重量％。 7· —種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： 在基板上之襯底層上形成鎢膜或銅膜的步驟； 藉使用光阻罩幕之照相製版對上述鎢膜或銅膜形成鎢膜 圖案或銅膜圖案的步驟； 在上述鶴膜圖案上或銅膜圖案上形成層間絕緣膜的步 驟； 、藉使用其他光阻罩幕之照相製版在上述層間絕緣膜中形 成到達上述鎢膜圖案或銅膜圖案之孔圖案的步驟；以及 在形成上述孔圖案之後採用含有有機酸或其鹽和水之ρΗ 值小於8的藥液除去上述光阻的步驟； 上述有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸醋、硫羧酸、硫 t H亞0、次確酸、硫㈣、膦酸、填脂酸、鱗 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為0.01〜90重量
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    1295750
    ^〜酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、 -夂酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇.〇1 磷脂酸、磷 〜90重量 j述藥液中之水的含有量為5〜70重量％ ; 料 任 4 土上述複合金屬膜，係將含w、WN、Ti、TiN的金 二— Sl的導電材料和含SiN、Si〇2的介質材料的 一種層合形成。 g 7十的 10· *種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟 # 土板上之襯底層上形成複合金屬膜步驟； · 全ΐϊϊίϊ罩幕之照相製版對上述複合金屬膜形成複合 至屬膜圖案的步驟； 將上述光阻灰化的步驟；以及 採用含有有機酸或其鹽和水之？11值小於8的藥液除 阻殘渣步驟； 云九 *上$有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 醇、嶒酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、石来 酸酯、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 夕牛 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇〇1〜9〇重量 上述藥液中之水的含有量為5〜7〇重量％ ; 、作為上述複合金屬膜，係將含w、WN、T i、T i Ν的金屬材 料、含poly—Si的導電材料和含8〇、si〇2的介質材料的 任一種層合形成。
    1295750 修正— 案號 901026fifi 六、申請專利範圍 11 · 一種半導體裴置之製造方法，係包含有下述步驟者·· ，基板上之襯底層上形成複合金屬膜的步驟； 藉使用光阻罩幕之照相製版對上述複合金屬膜形成複合 金屬膜圖案的步驟； 在上述複合金屬膜圖案上形成其他光阻罩幕並在上述襯 底層進行離子植入的步驟；以及 在上述離子植入步驟之後採用含有有機酸或其鹽和水之 pH值小於8的藥液除去上述光阻的步驟； >上，有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 醇、砀酸、亞嶒酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、磷 酸酯、，、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇〇1〜9〇重量 % ； 上述藥液中之水的含有量為5〜重量％ ; 作為上述複合金屬膜，係將含W、WN、Ti、TiN的金屬材 料、含？〇17-3丨的導電材料和含3〇、^〇2的介質材料的 任一種層合形成。 12·種半導體裝置之製造方法，係包含有下述步驟者： ，基板上之襯底層上形成複合金屬膜的步驟； 八^使用{阻罩幕之照相製版對上述複合金屬膜 金屬膜圖案的步驟； 底ίϋίΐ屬膜圖案上形成其他光阻罩幕並在上述襯 底層進订離子植入的步驟； 將上述其他光阻灰化的步驟；以及
    !29575〇 -------案號90102fifift 月 日_修正__ 六、申請專利範^ ' —--〆 " 一 採用含有有機酸或其鹽和水之pH值小於8的藥液除去光 P且殘渣的步驟； ，上述有機酸係選自羧酸、過酸、碳酸酯、硫羧酸、硫 ^ :續酸、亞磺酸、次磺酸、硫酸酯、膦酸、磷脂酸、磷 & s曰、、膦、硼酸酯之錯合物的群組； 上述藥液中之有機酸或其鹽的含有量為〇· 〇1〜9〇重量 % I 上述藥液中之水的含有量為5〜70重量°/〇 ; 、，作為上述複合金屬膜，係將含W、WN、Ti、TiN的金屬材 料、含poly —Si的導電材料和含SiN、Si〇2的介質材料的 任一種層合形成。 制1 3·如申請專利範圍第1至12項中任一項之半導體袭置之 製造方法，其中，上述藥液更含有有機溶劑。 制1 4 ·如申請專利範圍第1至1 2項中任一項之半導體裝置之 製造方法，其中，上述有機酸係多元羧酸。
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