[发明专利]一种减少金属腐蚀的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种减少金属层腐蚀的清洗方法，更具体地说，本发明涉及一种减少半导体铝金属层刻蚀后清洗过程中铝腐蚀的清洗方法。

背景技术

在半导体制造过程中，越来越多的用含氟清洗液去除金属层刻蚀后产生的残余物，清洗完成后金属的侧壁与表面容易产生各种腐蚀。

在通常的半导体制造工艺中，通过在晶圆上的介质层，如二氧化硅、氮化硅及低k材料等或导电层如Al(铝)，Cu(铜)等表面上涂光刻胶，曝光显影后，然后利用等离子体干法刻蚀把电路图案转移相应的导电层或介质层上。刻蚀及灰化完成后的光刻胶残余和刻蚀时产生的侧壁钝化保护层，利用有机清洗液来除去。目前生产上采用的刻蚀后清洗液主要有两类，一种是以羟胺为主要活性成份的清洗液，如EKC265，EKC270，EKC270T，ACT935，ACT940等，另一类主要是以F离子为活性成分的清洗液如IDEAL Clean960，IDEAL Clean 815，ST-250等。

为了减少铝线的电迁移，半导体晶圆中用的金属铝中一般含有1～3wt％的铜。铜在物理气象淀积过程中如果分布不均匀的话，会形成铜富集的核。这些核很容易在清洗过程中对周围的铝形成流电腐蚀。对于两类清洗液清洗后的铝线都有可能发生流电腐蚀。

除了流电腐蚀外，金属线上还有可能发生另外的一些腐蚀情况。氯，氟等阴离子在潮湿的环境下会引起腐蚀，形成氢氧化铝，反应会持续进行，反应生成物被清洗掉以后，会形成很大的孔洞。

铝金属的晶粒边界处，比较薄弱，容易受到清洗液和水的攻击，形成很粗糙的表面。

为了减少对金属线的攻击，一般传统上可以从三个方面来改进工艺条件。

第一种是从铝金属层的刻蚀和灰化环节来着手，如下述专利：

US5545289A在刻蚀完成后的灰化过程引入氧气(O₂)，含胺气体((Rx₃)-N，水蒸气(H₂O)，及含氟气体(CH_XF_Y)在金属线的侧壁形成钝化保护层，来减少氯引起的腐蚀和流电腐蚀。灰化后形成的刻蚀保护层在接下来的湿法去刻蚀残余的环节中还是要去掉的，铝铜的界面还是会暴露在电解质溶液的环境中，所以对于防止流电腐蚀的效果有限。

US5946589首先是利用刻蚀后灰化的过程中，在灰化的腔体中在230～250℃条件下，通入氧气，使铝的表面形成一层400～800A氧化物保护膜，以保护铝，然后把漂洗的水降低到5～10℃，来降低流电腐蚀的速度。用氧气来钝化铝的表面的效果应该很差，因为铝的表面被致密的刻蚀钝化层所包裹，降低漂洗水的温度，理论上应该有一定效果。

第二种是换用离子化程度小的溶剂来去除刻蚀后的残余，如下述专利：

US6274504B2利用65～85℃和20～40℃的纯溶剂(NMP)直接清洗刻蚀后的残余防止腐蚀，因为没有电解质的环境，减少腐蚀的效果较好，但是纯溶剂中没有活性成分，对于无机含量较高的残余难以去除干净。

第三种是利用有特定配方的金属保护作用溶液来保护铝金属不被腐蚀，如下述专利：

US6156661与US5981454用一种含有羟胺，有机酸，氨水，pH缓冲溶液的金属保护液来取代刻蚀后清洗时所用的有机溶剂，或者用作CMP清洗后的减少缺陷的清洗剂。这种做法可以有效的减少金属的腐蚀程度，只是在应用需要的大量的金属保护液，因为该液的性质会随着晶圆表面带入清洗槽内的清洗液的数量迅速改变。

综上所述，在现有技术中，并没有完全解决在半导体制造工艺中，尤其是没有解决铝金属层刻蚀后清洗时容易产生的金属腐蚀问题。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种去离子水清洗方法，可有效减少半导体铝金属层刻蚀后，用刻蚀残余物清洗时产生的铝腐蚀。

本发明的技术方案如下：在刻蚀残余经清洗液清洗完成后的去离子水漂洗过程中，在槽式化学清洗槽的去离子水中加入氧化剂。

本发明中，较佳的漂洗条件为：

a.在去离子水槽1中清洗30s～5min；

b.在去离子水槽2中，加入0.01～5wt％的双氧水，清洗1～10min。

本发明中，清洗液可选IDEAL Clean 960，IDEAL Clean 815，ST-250，EKC265，EKC270，EKC270T，ACT935或ACT940。