[发明专利]提高集成电路可靠性的方法

说明书

本发明提供一种提高集成电路可靠性的方法，在晶片的导电插塞化学机械抛光的板刷擦洗步骤完成之后，增加一道对所述晶片表面进行冲洗的工艺，可以有效去除残留在晶片表面残留的可溶性钨盐，避免晶片表面干燥后水印，从而避免制得的集成电路漏电或者可靠性失效的问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种提高集成电路可靠性的方法。

背景技术

金属钨(W)具有良好的导电性能，通过气相沉积也具有良好的阶梯覆盖性，因而，在半导体集成电路的制造工艺中，常被用来做接触插塞(Contact)或连接插塞(Via)的材料。通常，形成接触插塞或连接插塞的工艺步骤如下：首先，通过光刻和刻蚀工艺蚀刻层间电介质(Inter-layer Dielectric，ILD)到互连导线或者半导体基材上，形成接触孔或连接孔，该接触孔和连接孔的底部露出电极或下层的互连导线；接着，在所述接触孔和连接孔底部和侧壁、ILD表面沉积例如氮化钛或者钛等金属阻挡层；然后，在所述金属阻挡层上沉积金属钨，沉积的金属钨至少填满所述接触孔或连接孔；再接着，通过化学机械抛光(Chemical mechanical polishing，CMP)去除沉积在ILD表面的金属钨和金属阻挡层，仅保留所述接触孔或连接孔中的金属钨和金属阻挡层，形成接触插塞或连接插塞。

通常在钨CMP过程中，用于钨CMP的抛光液的主要成分有磨料和氧化剂等，如图1A所示，首先，新鲜的钨层表面在氧化剂的作用下形成钝化层，主要成分是钨氧化物WOx(包括WO₃、WO₂、W₂O₅)，然后，钨表面的钝化层被磨料磨去，新鲜的钨层表面在抛光液的作用下继续被氧化以及机械研磨除去，反应物被湍流的抛光液带走，周而复始，完成钨的CMP过程。在钨CMP后，钨插塞表面仍残留有钨氧化物WOx，因此需要通过两步板刷擦洗将其去除。

请参考图1B，通常钨CMP及之后的两步板刷擦洗过程均在同一化学机械抛光设备平台上完成，所述化学机械抛光设备包括抛光单元11和清洁单元12，抛光单元11和清洁单元12均包括轴对称设置的左右两侧的结构，且抛光单元11和清洁单元12的对称轴为同一个轴。具体地，抛光单元11包括轴对称的右侧抛光垫111和左侧抛光垫112，清洁单元12包括右侧第一清洁臂121、右侧第二清洁臂122、左侧第一清洁臂123和左侧第二清洁臂124，且右侧第一清洁臂121和左侧第一清洁臂123呈轴对称设置，右侧第二清洁臂122和左侧第二清洁臂124呈轴对称设置，右侧第一清洁臂121和左侧第一清洁臂123安装有相同的滚筒海绵板刷(roller sponge)，右侧第二清洁臂122和左侧第二清洁臂124安装有相同的铅笔海绵板刷(pencil sponge)。钨CMP后的两步板刷擦洗具体为：第一步滚筒海绵板刷擦洗：即采用一种酸性环境的清洁剂对晶片表面进行滚筒海绵板刷擦洗，使钨氧化物WOx与该清洁剂反应，形成可溶性钨盐，第二步铅笔海绵板刷擦洗：即采用去离子水对晶片表面进行铅笔海绵板刷擦洗，将形成的可溶性钨盐除去。

之后通过晶片旋转干燥后，在钨插塞上表面继续沉积层间介质层或者金属层，以制造互连金属线或者铝焊垫等。

在此需要说明的是，晶片表面在通过去离子水(DIW)进行板刷擦洗时，如果机台出现异常，可能会导致铅笔海绵板刷上的去离子水喷嘴方向有些稍微的倾斜，就会导致有些去离子水喷到了晶片上，请参考图1C，那么这些残留的可溶性钨盐在晶片表面干燥后会形成水印(water mark)。请参考图1D，后续在钨插塞表面上形成金属互连线层或者焊垫时，金属互连线层或者焊垫之间的沟槽(即图1D中的位置1)处的水印会在刻蚀金属互连线层或者焊垫时，被刻蚀掉，因此对器件性能影响不大，而金属互连线层或者焊垫下方覆盖(即图1D中的位置2)处的水印，会被保留，而造成器件漏电，甚至造成可靠性失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高集成电路可靠性的方法，能够防止并且消除由于机台异常而导致去离子水喷嘴方向倾斜最终导电插塞的化学机械抛光完整步骤后的晶片表面的水印，由此避免水印引起的集成电路漏电和可靠性失效。