1343078 UMCD-2006-0457 22494twfdoc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 種、县關於—種半導體製程方法1特殿有關於— 程及使用此清洗製程之半導體元件的製造方法。 ε域3製用來圖案化各種的材料層，或是用來在選擇的 =進^^製程，例如祕子植人，是半導體元件的製程中 ΐ^ΓΓ。典型的微影製程方法是在—材料層上塗佈一 層，然後，經由曝光製程，選擇性地照射光阻層上部分 二Ϊ後，經由顯影液去除部分的光阻層，以形成光阻 】案二：先阻層為正光阻時，顯影液去除的是產生裂解的曝光 :虽t層為負光阻時’顯影液則是移除未產生交聯的未曝 人i展圖案形成之後，則可以其做為罩幕，進行後續的 ί屬層#刻或是離子植人製程等。當後續的_ 以成之後，則必須將光阻層去除。光阻層可 裝、式法來去除~通常’乾式法可崎用氧電 :疋以有機溶劑或是各種的酸性溶液來去除之。之 的4進仃巧洗的製程’以去除基絲面上殘留的光阻層綠- 或二ϊ傳統的微影、蝕刻技術來進行金屬層的圖案化時， 斧ξ :丁盆、：絕緣層的蝕刻但在蝕刻的過程中裸露出金屬 μ 屬層的材質為銘金屬層或是_合金時，合造 4 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 美國專利第5,175,124號提出一種半導體元件的製造方 法。該專利中揭露在以有機溶液去除光阻層之後，以碳酸水 (carbonatedwater)沖洗基底，可以減少金屬微腐蝕的現象。 另，在美國專利第5,336371號中提出一種半導晶圓的清 洗方法。該專利中揭露在清洗槽中通入二氧化碳，並使水溢 流，可以減少金屬微腐蝕的現象。 上述二專利所揭露的方法雖可減少部分金屬微腐钱的現 象’但是，仍無法將金屬微腐姓的問題降低到可以接受的範圍。 【發明内容】 本發明就是在提供一種濕式清洗製程，其可以減少金屬微 腐蝕的現象。 本發明提供一種半導體元件的製造方法，其可以減少金屬 微腐餘的現象。 本發明提出一種濕式清洗製程，此製程包括至少進行一第 -沖洗步驟’此步驟包括以—含有二氧化碳的去離子水沖洗基 底，再排除含有二氧化碳的去離子水，使基底暴露於充滿二氧 化碳的氣體環境中。 …依照本發明實施靖述，上叙濕式清洗製程巾，以含有 二氧化碳的去離子水沖洗基底的方法包括在—清洗槽中持續 通入去離子水與二氧化碳，使去離子水溢流。 *依照本發明實施綱述’上述之濕式清洗製程中，使基底 暴路於充滿一氧化碳的氣體環境中的方法包括排出清洗槽中 的去離子水，但持續通入二氧化碳。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程中，清洗槽 UMCD-2006-0457 22494twf doc/n 包括一快排沖水清洗槽。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程，更包括一 第二沖洗步驟，第二沖洗步驟是以含有二氧倾的摊子水沖 洗基底。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程中第二沖洗 步驟和第一沖洗步驟是在同一個清洗槽中進行，且第二沖洗步 驟是以溢流的含有二氧化碳的去離子水沖洗基底。 一依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程，更包括— 第三沖洗步驟’第三沖洗步驟是財離子水沖洗基底。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程中，第三沖 洗步驟是在-清洗槽巾進行，且是以溢流的去離子水沖洗基 底。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製 包括一金屬材料。 依照本發明實施例所述’上述之濕式清洗製程中，金屬材 料包括鋁或鋁銅合金。 依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程中，金屬材 料上包括一抗反射層。 本發明種半導體元件的製财法。首先，提供一基 氏，基底_L具有—金騎’接著，在金屬層上方形成 一光阻層。 :’以光阻層為朗罩幕’進行—_製程，以侧金屬層。 以乾式法移除光阻層’再以—有機溶液或是-鹼性溶液 二一，過程中所形成的聚合物副產物以及雜質。之後，進行 第冲洗步驟’其包括：以—含有二氧化碳的去離子水 1343078 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 沖洗基底，以及排除该含有二氧化碳的去離子水，使基底暴露 於充滿二氧化碳的氣體環境中。 土…'路 依照本發明實施例所述，上述之半導體元件的製程方法 中，第一沖洗步驟之後更包括一第二沖洗步驟，第二沖洗步驟 疋以含有一乳化碳的去離子水沖洗基底。 ,
依照本發明實施例所述，上述之濕式清洗製程♦第二沖洗 步驟和第一沖洗步驟是在同一個清洗槽中進行，且第二沖洗步 驟是以溢流的含有二氧化碳的去離子水沖洗基底。 〆 依照本發明實施例所述，上述之半導體元件的製程方法 中’第二沖洗步驟之後更包括—第三沖洗步驟，第三沖洗 是以去離子水沖洗基底。 。 依照本發明實麵所述，上述之半導體元件的製程 中，所述之蝴製程是用以蝴金屬層，以形成—金屬線。
依照本發明實施例所述，上述之半導體元件的製程方法， =括在金屬層與光阻層之間形成―絕緣層，且 括_絕緣層’以形成裸露出金屬層之一開口。 更匕 依照本發明實施_述，上述之體 中=緣層為—金屬賴介電層，如包括-介層窗^口 又照本發明實施例所述，上述之半導體元件 中，絕緣層為一金屬層間介雷厗 f方法 口。 ”電層’開口包括-雙重金屬鑲嵌開 中ΐ缘述’上述之半導體元件的製程方法 中、，、邑緣層為一保護層，開口為—銲塾開口。 依’、、、本t明實施例所述，上述之半導體元件的製程方法 7 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 中’ 献阻狀前’更包括在金屬層上形成—抗反射層。 本發_實可財錢彡、金屬_ 敍的現象降_可以接受的細。 象便金屬啟腐 懂，下為it明t述和魏目的、魏和伽能更明顯易 【關，並配合_ ®式，作詳細說明如下。 實施例一 程=i為依據本發明實施例所繪示之一種濕式清洗製程的流 美圖1 ’本發明之濕式清洗製程，適用於一基底，此 二二Ϊ—金屬材料，金屬材料為易於舰的材料，例如是 2銅合金。此外，金屬材料上還可包括—抗反射層，例如 H太、组、氮紐、氮倾、氮氧切或其組合鱗。金屬材 ==行_的過程中裸如來，且金着料上方的光阻層已 ，工去除，並且_過程中所產生的聚合物職物以及雜質已經 以驗性絲如麵鑛去除，再財聽劑，例 η比略烧_MP)或異轉絲社__類去除。 声而此法包括至少進行—第一沖洗步驟1〇，以去除基底 表面上的錢溶·麵。第―沖洗倾1()包括步驟η以及 二驟14步驟12疋以-含有二氧化碳的去離子水沖洗基底。 二驟U是排除步驟U中含有二氧化碳的去離子水，使基絲 露於充滿二氧化碳的氣體環境中。 _ a 驟1G可以在—清洗槽中進行。清洗槽例如是 -快排沖水清續QDR)。在進行飾12時，可財清洗槽 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n ^持^ 是去鮮水與二氧化碳，並使去離子水溢 肌。山步驟12進行的時間可以是大約5秒至9〇秒。所通入二氧 化碳的流量例如是約為3至20公升/分鐘。 在進行步驟Μ時，雖排出步驟12所使用之清洗槽中的去 離子，’但二氧化碳並不停止供應，㈣是在清洗槽中持續通 入二氧化碳，以使基底暴露於充滿二氧化碳的氣體環境中。步 驟Η所通入二氧化碳的流量例如是約為3至2〇公 入的時間可以是大約5秒至120秒。 在本發明實施例中，在含有二氧化碳的去離子水中進行沖 洗的步驟12，可以去除基絲社的有機溶劑或胺類，並且 可以減少金屬微腐钱的現象。而步驟14，排出清洗槽中的去 離子水’但持續通入二氧化碳，則可以確保基底暴露於充滿二 氧化峡的氣體環境中，避务基專與空氣接觸。經實驗證實，在 進行第一清洗步驟10中，避免基底暴露於空氣中，可以有效 減少金屬微腐姓的現象’這可能是因為二氧化碳可以減少基底 上的驗或是有機溶劑的作用。 在本發明實施例中’絮一沖洗步驟10進行的次數依實際 的需要而定。在一實施例中，第一沖洗步驟10至少進行1次， 但不超過7次。當進行的第一沖洗步驟10次數過低，基底無 法完全清洗乾淨。當進行的第一沖洗步驟10次數過多，則反 而容易導致金屬微腐蝕的現象。 在一實施例中’上述之濕式清洗製程還包括一第二沖洗步 驟20，其可以在清洗槽中持續通入水例如是去離子水與二氧 化碳’並使去離子水溢流。第二沖洗步驟20所通入二氧化碳 UMCD-2〇〇6.〇457 22494twf.doc/n 的=例如是約為3至2G公升/分鐘，進行的铜可以是大約 ^ 120秒。第二沖洗步驟2G所個的清洗射以採用第 一>月洗步驟H)所使用的清洗槽，例如是快排沖水清洗槽。 實施财，上述之赋清洗製程還包括—第三沖洗步 ’第二沖洗轉3G是以去離子水沖洗基底。第三沖洗步 可財:清洗射進行，且可㈣溢流的去料水沖洗 在進行第三沖洗步驟3〇時，可以同時進行檢測，以判 断基底清洗的程度是否符合所需。 本發明之清洗方法可以應用於各種的半導體製程之中， 以下特舉數個實施例來說明之。 實施你丨二_ 圖2A至圖2C為依據本發明第二實施例所繪示之一種金 屬線之製造方法的流程剖面示意圖。 4參照圖2A ’在一基底200上方形成一層金屬層2〇2， 金屬層202之材料為易於腐姓的材料，例如是銘或結銅合金。 在-實，例中，金屬層搬上還形成一層抗反射層珈，其材 料例如疋鈦、短、氮化鈦、氮化纽或其組合物等。之後，進行 一微影製程，在抗反射層2〇4上形成一光阻圖案22〇。 接著，請參照圖2B，以光阻圖案22〇為罩幕，進行非等 向性侧製程’以圖案化抗反射層2G4與金屬層2G2，形成金 屬線205。 。之後，請參照圖2C，移除光阻圖案220，再進行清洗製 以去除朗的驗域是錢溶液。清洗製程可輯用上述 實施例一所述之方法，其可以避免金屬線205的側壁遭受腐蝕 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 而形成孔洞。其後，再將基底絲。例如可以糊異丙醇 來施行之。 實施例三 圖3A至圖3C為依據本發明第三實施例所繪示之一介層 窗開口之製造方法的流程剖面示意圖。 e 請參照圖3A，提供一基底3〇〇，其上已形成一層金屬層 3〇2 ’金屬層3〇2之材料為易於腐敍的材料，例如是銘或叙鋼 合金。在-實施射，金屬層302上還形成—層抗反射層3〇4， 其材料例如是欽、组、氮化鈦、氮化紐、氮氧化梦或其組合物 等。接著’在抗反射層3G4上形成—層介電層3%(>介電層3〇6 之材質例如是氧切或是介電常數低於4之低介電常數材 料。之後，進行-微影製程，在介錢规上形成一光 320。 接著，請參照圖3B，以光阻圖案320為罩幕，進行非等 向性侧製程，以介電層鄕，錄穿抗反射層撕，形 成裸露出金屬層302的介層窗開口 308。 之後，請參照® 3c ’移除光阻圖案32〇，再進行清洗製 ，，以去誠留碰域是有液。清洗製程可以採用上述 貫施例-所述之方法’其可以避免裸露出來的金屬層搬的表 面遭受腐ϋ而形成制。其後’再將基底乾燥。例如可以 利用異丙醇來施行之。 實施例四 圖4Α至圖4D為依據本發明第四實施例所矣會示之一雙重 金屬鑲嵌開口之製造方法的流程剖面示意圖。 1343078 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n « · 請參照圖4A ’提供-基底_，其上已形成 =，層4〇2之㈣為易於雜的材料，例如是銘或= σ金。在-實施例中，金屬層搬上還形成一層抗反射層姻， • #材料例如是鈦，、氮化鈦、氮化組或其組合物等。θ接著， 在抗反射層404上形成一層介電層4〇6。介電層4〇6之材質例 如是氧化矽或是介電常數低於4之低介電常數材料。之後貝進 行一微景>製程，在介電層406上形成一光阻圖案42〇。 • 接著，請參照圖4B，以光阻圖案420為罩幕，進行非等 向性侧製程，以侧介電層406，並姓穿抗反射層侧，來 成裸露出金屬層402的介層窗開口 408。 / 之後，請參照圖4C，移除光阻圖案42〇，再進行清洗製 程，以去除殘留的鹼液或是有機溶液。清洗製程可以採用上述 實施例-所述之方法，其可以避免裸露出來的金屬層4〇2 _ 面遭受腐姓而形成孔洞。 、 然後，請參照圖4C ,在介電層406上形成另—層光阻圖 案410，並以其為罩幕，蝕刻介電層4〇6，以在介電層々％中 形成與介層窗開口 408連通的溝渠412’溝渠412與介層窗開 口 408構成一雙重金屬鑲嵌開口 414 〇 汗 其後，請參照圖4D，移除光阻圖案41〇，再進行清洗製 程，以去除殘留的鹼液或是有機溶液。清洗製程可以採用上述 實施例一所述之方法，其可以避免裸露出來的金屬層4〇2的表 面遭受腐蝕而形成孔洞。其後，再將基底4〇〇乾燥。例如可以 利用異丙醇來施行之。 上述的實施例是以先形成介層窗開口再形成溝渠來說 12 UMCD-2006-0457 22494t%vf.d〇c/] 明’，然而，也可以先形成溝渠再形成介層窗開口。只要 除^阻圖_，金屬層已被裸露出來，都可以採用本發明實施 例所述之枝來進行清洗’達到避免裸露出來的金屬層 面這受腐蝕而形成孔洞之功效。 實施例五 圖5A至圖5C為依據本發明第五實施例所繪示之一種 墊開口之製造方法的流程剖面示意圖。 π參照圖5A，提供—基底 ’其上已形成—層金屬層 5〇2金屬層5〇2之材料為易於腐#的材料，例如是銘或紹銅 〇金在只轭例中，金屬層502上還形成一層抗反射層504, 其材料例如是鈦、组、氮化鈦、氮化组或其組合物等。接著， 在抗反射層504上形成一層保護層5〇6。保護層5〇6例如是由 氧化石夕層5G6a魏切層5_顺成。之後，峨影製程在 保護層506上形成一光阻圖案52〇。 接著，請參照圖5B ,以光阻圖案52〇為罩幕，進行非等 向性蝕刻製程，以蝕刻保護層5〇6，並蝕穿抗反射層5〇4，形 成裸露出金屬層502的銲墊開口 508。 之後，請參照圖5C，移除光阻圖案520，再進行清洗製 程，以去除殘留的鹼液或是有機溶液。清洗製程可以採用上述 實施例一所述之方法，其可以避免裸露出來的金屬層5〇2的表 面遭受腐蝕而形成孔洞。其後，再將基底5〇〇乾燥。例如可以 利用異丙醇來施行之。 實例 以表1所示的步驟1至8之順序進行具有鋁銅合金金屬 13 1343078 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n
線之基底清洗製程。其是先在快排沖水清洗槽中以含有二氧化 碳的去離子水沖洗基底’步驟i，再排除快排沖水清洗槽中含 有二氧化碳的去離子水，但持續通入二氧化碳，步驟2，使基 底暴露於充滿二氧化碳的氣體環境中。接著，進行步驟， 其中步驟3、5與步驟1相同，但’時間略有不同；步驟4、6 與步驟2相同，但，時間略有不同。步驟7、8，則還是在同 一個快排沖水清洗槽中以含有二氧化碳的去離子水沖洗基 底。實驗的結果顯示基底上金屬腐蝕所造成的孔洞缺陷大概是 10顆左右，孔洞的直徑大小小於0.3微米。
表1 步驟 時間(秒） 供應去 排除去離 供應二 離子水 子水 氧化碳 1 10 〇 0 2 9 0 0 3 70 0 0 4 8 0 0 5 70 0 ] 0 6 8 0 0 7 45 〇 0 8 60 0 ------- 0 比較例 以表2所示的步驟1至8之順序進行具有鋁銅合金金屬 線之基底的清洗製程。比較例與實例的方法相似，但在進行步 驟2、4、6時，僅是將含有二氧化碳的去離子水排出快排沖1 14 1343078 (JMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 清洗槽，使基底裸露於空氣之中，而不持續通入二氧化碳。此 外，在進行步驟7、8時’也僅以去離子水沖洗，而不通入二 氧化碳。實驗的結果顯示基底上金屬腐蝕所造成的孔洞缺陷大 概是50顆左右，孔洞的直徑大小約為〇 8微米。 表2 步驟 時間(秒） 供應去 離子水 -- 排除去離 子水 供應二 氧化碳 1 10 0 〇 2 9 0 3 70 〇 〇 4 8 0 5 70 0 〇 6 8 0 7 45 0 8 60 〇
由以上的結果顯示，本發明在以含有二氧化石炭的去離子 水清洗之後，在排出水的過程中持續通入二氧化碳，可以進一 步減少孔洞缺陷。 雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為依據本發明第一實施例所繪示之一種繪示濕式清 15 1343078 UMCD-2006-0457 22494twf.doc/n 洗製程的流程圖。 圖2A至圖2C為依據本發明第二實施例所繪示之—金屬 線之製造方法的流程剖面示意圖。 圖3A至圖3C為依據本發明第三實施例所繪示之一介層 窗開口之製造方法的流程剖面示意圖。 圖4A至圖4D為依據本發明第四實施例所繪示之一雙重 金屬鑲敌開口之製造方法的流程剖面示意圖。 圖5A至圖5C為依據本發明第五實施例所繪示之一種銲 墊開口之製造方法的流程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 10〜30 :步驟 200、300、400、500 :基底 202、302、402、502 :金屬層 204、304、404、504 :抗反射層 205 :金屬線 220、320、410、420、520 :光阻圖案 306 :介電層 308、408 :介層窗開口 412 :溝渠 414 :雙重金屬鑲嵌開口 506 :保護層 506a :氧化石夕層 5〇6b :氮化矽層 508 :銲墊開口