互連結(jié)構(gòu)的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供襯底，所述襯底中形成有互連層；在所述襯底上依次形成鈍化層和保護層；圖形化所述保護層；以圖形化后的保護層為掩?？涛g所述鈍化層，形成位于所述保護層和所述鈍化層中的通孔，所述通孔露出所述互連層；對所述通孔進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液含有羥胺。本發(fā)明的有益效果在于，在保護層和鈍化層中形成露出互連層的通孔后，對所述通孔進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液含有羥胺。含有羥胺的清洗液對通孔側(cè)壁殘留的聚合物具有良好的清洗效果，清洗后通孔側(cè)壁形貌良好，有利于在封裝工藝中，提高形成于所述通孔中的金屬線的可靠性；或者在晶圓電測時，提高晶圓電測的精度。
【專利說明】互連結(jié)構(gòu)的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在半導體工藝的后段制程（BEOL，Back-End-〇f-Line)中，形成互連結(jié)構(gòu)的最后頂 層金屬之后，在頂層金屬上形成鈍化層和保護鈍化層的保護層（通常為聚酰亞胺），在鈍化 層和保護層中形成露出頂層金屬的通孔，以在封裝過程中在通孔中形成與頂層金屬接觸的 金屬線，使得互連結(jié)構(gòu)與外部電路電連接，或者使晶圓電測所使用的探針能夠與頂層金屬 電連接，以實現(xiàn)晶圓電測。
[0003] 傳統(tǒng)方法中，需要對鈍化層和保護層分別進行一次光刻，以形成所述通孔，兩次光 刻的成本較高，耗時較長。為了降低成本和提高效率，現(xiàn)有一種技術(shù)中保護層的材料為類似 光阻性質(zhì)的材料，形成通孔時直接對保護層曝光顯影，在保護層中形成露出鈍化層的開口， 之后采用保護層當作掩模，對鈍化層進行蝕刻，形成通孔。這樣可減少一次曝光制程，即減 少一道光罩。
[0004] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)一種互連結(jié)構(gòu)形成方法中頂層金屬上通孔的電鏡圖。如圖1 所示，采用保護層當作掩模，對鈍化層進行蝕刻，形成通孔之后，保護層與鈍化層的側(cè)壁存 在殘留物01 (如圖1圈中所示），使得通孔側(cè)壁的形貌變差，容易造成金屬線與頂層金屬之 間接觸不好，嚴重時造成斷路。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中通過晶片去膠（BG tape/de-tape)的方法將殘留物01粘走，但是此方 法只能去除部分的殘留物01，難以得到較為干凈的通孔側(cè)壁，并且此方法成本較高。
[0006] 為此如何去除用于封裝工藝的通孔側(cè)壁上的殘留物，獲得形貌較好的通孔側(cè)壁， 成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明解決的問題是提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，以減少通孔側(cè)壁上的殘留 物。
[0008] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：
[0009] 提供襯底，所述襯底中形成有互連層；
[0010] 在所述襯底上依次形成鈍化層和保護層；
[0011] 圖形化所述保護層；
[0012] 以圖形化后的保護層為掩?？涛g所述鈍化層，形成位于所述保護層和所述鈍化層 中的通孔，所述通孔露出所述互連層；
[0013] 對所述通孔進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液含有羥胺。
[0014] 可選的，所述濕法清洗的清洗液為EKC溶液。
[0015] 可選的，對所述通孔進行濕法清洗步驟包括：使?jié)穹ㄇ逑吹臅r間在0. 5到10分鐘 的范圍內(nèi)。
[0016] 可選的，所對所述通孔進行濕法清洗步驟包括：使?jié)穹ㄇ逑吹臏囟仍?0到90攝氏 度的范圍內(nèi)。
[0017] 可選的，在所述襯底上依次形成鈍化層和保護層的步驟中，所述保護層的材料為 聚酰亞胺。
[0018] 可選的，在所述襯底上依次形成鈍化層和保護層的步驟中，所述保護層的厚度在3 到15微米的范圍內(nèi)。
[0019] 可選的，圖形化所述保護層的步驟包括：對保護層進行曝光、顯影，去掉部分保護 層。
[0020] 可選的，所述鈍化層的材料包括氧化硅和氮化硅中的一種或多種。
[0021] 可選的，在刻蝕所述鈍化層的步驟中，刻蝕方法為等離子體刻蝕。
[0022] 可選的，刻蝕所述鈍化層的步驟包括：依次進行主刻蝕和過刻蝕。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：
[0024] 在刻蝕鈍化層的過刻蝕過程中，在通孔側(cè)壁容易形成大量的聚合物殘留，影響側(cè) 壁的形貌，對后續(xù)測試和封裝造成不良影響。本發(fā)明采用含有羥胺的清洗液對通孔進行清 洗，所述清洗液對所述聚合物殘留具有良好的清洗效果，清洗后側(cè)壁形貌良好，有利于在封 裝工藝中，提高形成于所述通孔中的金屬線的可靠性，或在晶圓電測時提高晶圓電測的精 度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1現(xiàn)有技術(shù)一種互連結(jié)構(gòu)有形成方法中頂層金屬上通孔側(cè)壁的電鏡圖；
[0026] 圖2至圖4是現(xiàn)有技術(shù)一種互連結(jié)構(gòu)有形成方法形成的頂層金屬上通孔側(cè)壁在刻 蝕過程中的電鏡圖；
[0027] 圖5至圖11為本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖12為圖5至圖11所示實施例中濕法清洗的時間與溫度范圍與通孔側(cè)壁聚合物 殘留量的關(guān)系圖。
[0029] 圖13為圖5至圖11所示實施例所形成的通孔側(cè)壁的電鏡圖。

【具體實施方式】
[0030] 如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)中，用于封裝工藝的通孔側(cè)壁存在殘留物，使得通孔中 形成的金屬線路容易出現(xiàn)斷路等缺陷。
[0031] 結(jié)合參考圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)以及圖2至圖4所示的刻蝕過程中的通孔側(cè)壁的電 鏡圖分析其原因：
[0032] 通常對鈍化層的刻蝕為等離子體刻蝕，并且所述刻蝕過程分為主刻蝕和過刻蝕。 其中，主刻蝕的作用在于在鈍化層中形成通孔，所述通孔露出互連層頂部，過刻蝕的作用在 于去掉通孔底部殘留的鈍化層，并調(diào)節(jié)通孔側(cè)壁的陡度。圖2示出了主刻蝕結(jié)束，尚未進行 過刻蝕時通孔側(cè)壁的電鏡圖，圖2中圈02所示區(qū)域為保護層（通常為聚酰亞胺），從圖2中 可以看出，通孔側(cè)壁的形貌較好。圖3示出了過刻蝕進行40 %時通孔側(cè)壁的電鏡圖，從圖3 中可以看出，圖3中圈02所示的保護層側(cè)壁上開始形成殘留物，通孔側(cè)壁的形貌變差。圖 4示出了過刻蝕進行80%時通孔側(cè)壁的電鏡圖，從圖4中可以看出，圖4中圈02所示的保 護層側(cè)壁上的殘留物增多，通孔側(cè)壁的形貌變得更差。
[0033] 通過分析，所述殘留物為聚合物（polymer residue)。并且在主刻蝕階段的大部分 時間內(nèi)，通孔底部尚未露出互連層，此時基本沒有殘留物，而在過刻蝕的過程中，通孔底部 露出互連層，此時殘留物產(chǎn)生。所述聚合物的殘留物為刻蝕氣體轟擊所述互連層而形成的， 并且聚合物的殘留物主要在過刻蝕階段形成。
[0034] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，在所述鈍化層中形 成露出所述互連層的通孔之后，對所述通孔進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液含有羥 胺，含羥胺的清洗液能有效清除刻蝕氣體轟擊所述互連層而形成的聚合物，進而優(yōu)化通孔 側(cè)壁的形貌。
[0035] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0036] 圖5至圖11是本發(fā)明互連結(jié)構(gòu)的形成方法一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 先參考圖5所示，提供襯底100,在所述襯底100中形成有互連層102。
[0038] 本實施例中，所述襯底100包括：半導體基底200 ;或是，所述襯底100包括半導體 基底200和形成于半導體基底200內(nèi)或半導體基底200表面的半導體元器件。所述半導體 元器件包括CMOS器件，所述CMOS器件包括晶體管、存儲器、電容器或電件，和用于使所述半 導體元器件電連接的電互連結(jié)構(gòu)，以及用于電隔離所述半導體元器件和電互連結(jié)構(gòu)的絕緣 層等結(jié)構(gòu)。
[0039] 所述半導體基底200為硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅（SOI)襯底、絕 緣體上鍺（G0I)襯底、玻璃襯底或III-V族化合物襯底，所述半導體基底材料并不限定本發(fā) 明的保護范圍。
[0040] 在本實施例中，所述襯底100還包括位于所述半導體基底200上的介質(zhì)層101。
[0041] 所述介質(zhì)層101可以為單層結(jié)構(gòu)；也可以為疊層結(jié)構(gòu)，并包括多層由相同或不同 材料形成的子介質(zhì)層。所述介質(zhì)層101的材料或者各子介質(zhì)層的材料可以為氧化硅、氮化 硅、氮化鈦、低K介電材料（K值小于3)、或超低K介電材料（K值小于2. 6)等等，本發(fā)明對 此不作限制。
[0042] 所述介質(zhì)層101中形成有互連層102。互連層102的作用是為襯底100中的半導 體元器件提供輸入輸出或連接等功能。在本實施例中，所述互連層102的材料為銅，所述 互連層102可能為復雜結(jié)構(gòu)，包括多個部分組成，每部分的材料可以不同，本發(fā)明對互連層 102的材料不做限制，可選的，互連層102的材料還可以為鋁。
[0043] 所述介質(zhì)層101和互連層102的形成方法均為本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在此不再 贅述。
[0044] 參考圖5所示，在所述介質(zhì)層101和互連層102表面依次形成鈍化層103和保護 層 104。
[0045] 所述鈍化層103作用是保護所述互連層102和介質(zhì)層101，在互連層102和介質(zhì)層 101上形成物理屏障。
[0046] 所述保護層104的作用是進一步減少水分等外界污染對互連層102和介質(zhì)層101 的損傷。
[0047] 在本實施例中，所述保護層104的材料為聚酰亞胺，所述鈍化層103的材料為氧化 硅。
[0048] 聚酰亞胺具有較好的防水防污性，此外，為一種可以用作光阻的材料，采用聚酰亞 胺作為保護層104,可以使得一次光刻就可以在互連層102和介質(zhì)層101中形成通孔，能夠 節(jié)省生產(chǎn)成本。但是本發(fā)明對保護層104的材料不做限制，在其他實施例中，所述保護層 104的材料還可以為其他可以用作光阻的材料。
[0049] 本發(fā)明對鈍化層103的材料也不做限制，在其他實施例中，所述鈍化層103的材料 還可以包括氧化硅和氮化硅中的一種或多種
[0050] 需要說明的是，為使保護層104能夠有效地減少水分等外界污染對互連層102和 介質(zhì)層101的損傷，聚酰亞胺的保護層104的厚度不能過薄，通常需要大于3微米，但是，如 果保護層104的厚度過大，容易增加后續(xù)圖形化保護層104的難度，通常還會造成材料的浪 費?？蛇x的，所述保護層104的厚度在3微米到15微米的范圍內(nèi)。
[0051] 在本實施例中，所述保護層104的厚度為13微米，但是，本發(fā)明對所述保護層104 的厚度不做限制，所述保護層104的厚度也可以不在3微米到15微米的范圍內(nèi)。
[0052] 參考圖7,圖形化所述保護層104,去掉部分保護層104,露出部分所述鈍化層103。 露出的部分所述鈍化層103位于互連層102上方。
[0053] 由于在本實施例中，保護層104材料為聚酰亞胺，具有光阻的性質(zhì)，因此所述圖形 化保護層104的步驟為對所述保護層104進行曝光顯影，去除受到曝光的部分保護層104。
[0054] 參考圖8,以圖形化后的所述保護層104為掩?？涛g所述鈍化層103,形成位于所 述保護層104和所述鈍化層103的通孔201，所述通孔201露出互連層102。所述通孔201 用于填充封裝工藝所用的金屬線，或者露出互連層102頂部以對互連層102進行測試。
[0055] 具體地，在本實施例中，在刻蝕所述鈍化層103的步驟中，刻蝕方法為等離子體刻 蝕，刻蝕劑包括 ：CHF3、CH2F2、CF4、0 2等氣體，但是本發(fā)明對等離子體刻蝕所采用的刻蝕劑不 做限制。
[0056] 在本實施例中，在刻蝕所述鈍化層103的步驟包括：依次進行的主刻蝕和過刻蝕。 所述主刻蝕和過刻蝕可以為連續(xù)進行的刻蝕步驟，也可在主刻蝕和過刻蝕之間設(shè)有間隙時 間。所述主刻蝕和過刻蝕的刻蝕氣體和刻蝕工藝可以相同或不同。
[0057] 所述主刻蝕的作用在于刻蝕鈍化層103以形成通孔201，并使所述通孔201露出互 連層102頂部，過刻蝕的作用在于去掉通孔201底部殘留的鈍化層103,并調(diào)節(jié)通孔201側(cè) 壁的陡度。
[0058] 參考圖9,由于在過刻蝕的過程中，通孔201底部露出互連層102頂部，隨著過刻蝕 的進行，在等離子體的轟擊下產(chǎn)生聚合物105,互連層102頂部對等離子體的濺射作用使通 孔201側(cè)壁產(chǎn)生聚合物105的幾率增加，使通孔201側(cè)壁的形貌變差。其中保護層104的 側(cè)壁如圖1所示，會積累大量聚合物105。
[0059] 結(jié)合參考圖10和圖11，對所述通孔201進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液 106含有羥胺。
[0060] 含有羥胺的清洗液106對聚合物105具有良好的清洗效果，清洗后通孔201的側(cè) 壁形貌良好，在封裝工藝后，通孔201內(nèi)形成的金屬線形貌良好，不容易產(chǎn)生斷路等缺陷。
[0061] 本實施例中，所述濕法清洗步驟采用的清洗液106為EKC溶液（EKC溶液的溶質(zhì)主 要成分包括：羥胺（HDA) ;2-(2_氨基乙氧基）乙醇（DGA);領(lǐng)苯二酚（Catechol))。EKC溶 液為杜邦公司生產(chǎn)的一系列清洗液的統(tǒng)稱，主要應用于金屬蝕刻的后清洗工藝，對聚合物 具有較好的去除效果，其主要成分為羥胺，但是本發(fā)明對濕法清洗所采用清洗液的具體類 型不做限制，在其他實施例中，還可以采用其他含有羥胺的清洗液進行濕法清洗。
[0062] 參考圖12,示出了本實施例中濕法清洗的時間與溫度范圍與通孔側(cè)壁聚合物殘留 量的關(guān)系圖。圖12中橫坐標為溫度，起點為50攝氏度，縱坐標為時間，起點為0.5分鐘。圖 12中包括圖線AA'朝向點（0. 5, 50)與橫坐標和縱坐標圍成區(qū)域為第一區(qū)域，在第一區(qū)域的 時間溫度范圍內(nèi)，通孔201側(cè)壁仍存在聚合物，在除去第一區(qū)域之外的其他區(qū)域的時間溫 度范圍內(nèi)，通孔201側(cè)壁的聚合物被清除干凈。也就是說，在其他區(qū)域內(nèi)任意一點的時間和 溫度下，通孔201側(cè)壁的聚合物能夠被清除干凈。
[0063] 在本實施例中，濕法清洗的時間為2分鐘，溫度為70攝氏度
[0064] 在其他實施例中，濕法清洗的時間、溫度可以為在圖線AA'朝向點（0. 5, 50)之內(nèi) 區(qū)域的時間溫度范圍內(nèi)任意一點示意出的時間、溫度組合。具體地，濕法清洗的時間在〇. 5 到10分鐘的范圍內(nèi)，溫度在50到90攝氏度的范圍內(nèi)?；诒緦嵤├捎玫腅KC溶液，當 濕法清洗的時間超過10分鐘，溫度超過90攝氏度，可能對互連層102造成損傷，但是本發(fā) 明對此不作限制，采用其他清洗液時濕法清洗的時間還可以超過10分鐘，溫度超過90攝氏 度。
[0065] 需要說明的是，在濕法清洗去除聚合物殘留105的過程中，EKC溶液對保護層104 具有一定消耗，從而使保護層104的厚度減小。需要說明的是，厚度的消耗量與濕法清洗的 時間、溫度以及保護層104的質(zhì)量有關(guān)，在本實施例濕法清洗的時間、溫度下，保護層104的 厚度約消耗2到3微米，因此，為保證保護層104對互連層102和介質(zhì)層101的保護作用， 在本實施例中，在形成保護層104的步驟中，所述保護層104的厚度為13微米，在濕法清洗 之后，保護層104的厚度約為11微米，足夠保護互連層102和介質(zhì)層101，減少水分等外界 污染對互連層102和介質(zhì)層101的損傷。
[0066] 圖13示出了本實施例濕法清洗（溫度為70攝氏度，時間為2分鐘）后，通孔201 側(cè)壁的電鏡圖。從圖13中可以看出，在采用EKC溶液清洗后，與圖1中同位置的圈01所示 區(qū)域相比，圖13中圈03所示區(qū)域側(cè)壁較平整，聚合物被去除干凈。
[0067] 之后，在本實施例中，互連結(jié)構(gòu)的形成方法還包括：在所述通孔201中填充形成金 屬層；通過平坦化工藝去除多余金屬層，以形成用于封裝工藝的金屬線等步驟。形成金屬線 的方法為本領(lǐng)域慣用技術(shù)，本發(fā)明在此不再贅述。
[0068] 本實施例中，因為通孔201側(cè)壁的聚合物被去除地較干凈，所以，在通孔201中形 成的金屬線形貌較好，不容易出現(xiàn)斷路等缺陷，具有較高的可靠性。
[0069] 或者，在其他實施例中，當所述通孔201用于在晶圓電測時，所述通孔201中不填 充金屬層，所述互連層102頂部露出，采用本發(fā)明所述互連結(jié)構(gòu)的形成方法，能夠使晶圓電 測的探針與互連層102頂部接觸性較好，提高晶圓電測的精度。
[0070] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所 限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種互連結(jié)構(gòu)的形成方法，其特征在于，包括： 提供襯底，所述襯底中形成有互連層； 在所述襯底上依次形成鈍化層和保護層； 圖形化所述保護層； 以圖形化后的保護層為掩?？涛g所述鈍化層，形成位于所述保護層和所述鈍化層中的 通孔，所述通孔露出所述互連層； 對所述通孔進行濕法清洗，所述濕法清洗的清洗液含有羥胺。
2. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述濕法清洗的清洗液為EKC溶液。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，對所述通孔進行濕法清洗步驟包 括：使?jié)穹ㄇ逑吹臅r間在〇. 5到10分鐘的范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，所對所述通孔進行濕法清洗步驟包 括：使?jié)穹ㄇ逑吹臏囟仍?0到90攝氏度的范圍內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述襯底上依次形成鈍化層和保護 層的步驟中，所述保護層的材料為聚酰亞胺。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的形成方法，其特征在于，在所述襯底上依次形成鈍化層和保 護層的步驟中，所述保護層的厚度在3到15微米的范圍內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，圖形化所述保護層的步驟包括：對保護 層進行曝光、顯影，去掉部分保護層。
8. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述鈍化層的材料包括氧化硅和氮化 硅中的一種或多種。
9. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，在刻蝕所述鈍化層的步驟中，刻蝕方法 為等離子體刻蝕。
10. 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于，刻蝕所述鈍化層的步驟包括：依次進 行主刻蝕和過刻蝕。
【文檔編號】H01L21/768GK104157606SQ201410425727
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】楊勇, 黃沖, 萬浩浩, 歐少敏 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司