半導體器件的形成方法及超出Q-time時的處理方法技術

本發明專利技術揭示了一種半導體器件的形成方法。該方法包括：提供前端結構，所述前端結構具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理；以及采用堿性溶液清洗所述前端結構，去除銅金屬線上的銅離子。本發明專利技術還提出了一種對該半導體器件超出Q-time的處理方法。該方法包括：所述半導體器件具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理后的等待時間超出一預設Q-time時，采用堿性溶液清洗所述半導體器件。本發明專利技術的方法去除了銅金屬線上的銅的氧化物，預防了銅金屬線之間產生漏電流。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體
，特別是涉及一種半導體器件的形成方法及超出Q-time時的處理方法。
技術介紹
隨著半導體制造工藝的快速發展，半導體器件的尺寸也越來越小，因此，金屬線(Metal line)之間的漏電流控制也隨之越來越艱難，這通常表現在經時擊穿(TDDB)檢測時經常不合格，尤其是對于具有金屬-氧化物-金屬(MOM)結構的芯片，漏電流已經成為制約產品性能的一個重要因素。在銅制程中，由于銅的理化性質活潑，在目前的生產條件下，一般經過銅化學機械研磨(Cu-CMP)工藝后至下一站點(step)之間的等待時間(queue time，Q-time)中，銅金屬線之間的漏電流狀況會顯著的惡化。請參考圖1，銅金屬線1經過CMP工藝后，在較短的時間內會在頂部形成一層銅的氧化物，其中的銅離子2會游離出銅的氧化層，主要向兩側擴散，使得相鄰的銅金屬線1之間容易導通。為了降低相鄰的銅金屬線1之間的漏電流，保持較佳的性能，常用的方法是盡量縮短Q-time。這雖然在一定程度上降低了漏電流惡化的情形，但對于大規模生產而言卻有著很大的挑戰，經常會出現一些超出Q-time的產品。對于超出Q-time的產品，目前是采用CMP的方法來進行返工(rework)，但這是一種治標不治本的方法，在返工后同樣面臨著Q-time緊張的情況。并且，這種做法會使得銅金屬線變薄，容易發生斷裂。
技術實現思路
本專利技術的一個目的在于，提供一種半導體器件的形成方法，改善現有技術中銅金屬線之間容易出現漏電流的情況。本專利技術的另一個目的在于，提供一種超出Q-time的半導體器件的處理方法，防止處理后Q-time依然緊張以及容易出現銅金屬線斷裂的情況。為解決上述技術問題，本專利技術提供一種半導體器件的形成方法，包括：提供前端結構，所述前端結構具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理；以及采用堿性溶液清洗所述前端結構，去除銅金屬線上的銅離子?？蛇x的，對于所述的半導體器件的形成方法，所述堿性溶液的pH范圍是7-10?？蛇x的，對于所述的半導體器件的形成方法，所述堿性溶液為包括苯基、氟離子和氨離子的溶液，所述堿性溶液的濃度為20％-40％?？蛇x的，對于所述的半導體器件的形成方法，所述堿性溶液為包括甲基、氨基和乙基的溶液，所述堿性溶液溶液的濃度小于等于10％?？蛇x的，對于所述的半導體器件的形成方法，采用堿性溶液清洗所述前端結構的時間為10s-120s。相應的本專利技術還提供一種半導體器件超出Q-time時的處理方法，所述半導體器件具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理后的等待時間超出一預設Q-time時，采用堿性溶液清洗所述半導體器件?？蛇x的，對于所述的半導體器件超出Q-time時的處理方法，所述堿性溶液的pH范圍是7-10。可選的，對于所述的半導體器件超出Q-time時的處理方法，所述堿性溶液為包括苯基、氟離子和氨離子的溶液，所述堿性溶液的濃度為20％-40％。可選的，對于所述的半導體器件超出Q-time時的處理方法，所述堿性溶液為包括甲基、氨基和乙基的溶液，所述堿性溶液的濃度為小于等于10％。可選的，對于所述的半導體器件超出Q-time時的處理方法，采用堿性溶液
清洗所述半導體器件的時間為10s-120s。與現有技術相比，本專利技術提供的半導體器件的形成方法中，通過采用堿性溶液進行清洗去除了銅金屬線表面上的氧化層，并消除了銅離子，能夠有效地預防銅表面被繼續氧化，從而降低了漏電流產生的幾率。在本專利技術提供的半導體器件超出Q-time時的處理方法中，通過采用堿性溶液進行清洗，能夠避免銅的厚度變薄，從而有效防止金屬線的斷裂，提高產品質量。附圖說明圖1為現有技術的半導體器件中銅金屬線被氧化的示意圖；圖2為本專利技術實施例中半導體器件的形成方法的流程圖；圖3為本專利技術實施例中超出Q-time的處理方法的流程圖。具體實施方式本專利技術的核心思想是，利用堿性溶液去除銅表面的氧化物這一原理，消除銅離子的不良影響，在銅化學機械研磨(Cu-CMP)之后，或者是對于半導體器件超過Q-time時，采用堿性溶液清洗半導體器件，將銅表面的氧化物去除，能夠有效地預防銅表面被繼續氧化，達到降低漏電流的目的。以下列舉所述半導體器件的形成方法及超出Q-time時的處理方法的較優實施例，以清楚說明本專利技術的內容，應當明確的是，本專利技術的內容并不限制于以下實施例，其他通過本領域普通技術人員的常規技術手段的改進亦在本專利技術的思想范圍之內。在所述半導體器件的形成方法中，提供一前端結構，所述前端結構形成有銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理。如圖2所示，該前端結構包括半導體基底10、形成于所述半導體基底10上的介質層40、形成于所述介質層40中的通孔以及填充在所述通孔中的銅金屬線20。其中，所述半導體器件例如是邏輯器件，所述半導體基底10中形成有有源區結構、相應埋層以及淺溝槽隔離結構
(STI)等公知的結構，所述介質層40可以是二氧化硅。在介質層中形成通孔之后進行金屬銅的電鍍工藝，以在所述通孔中以及介質層40上形成金屬銅，然后進行化學機械研磨(CMP)工藝，去除位于介質層之上的金屬銅，以在通孔中形成所需要的銅金屬線20。較佳方案中，在進行金屬銅的電鍍工藝之前，先在所述通孔中形成隔離層(barrier)30。實踐中發現，在經過CMP工藝后，暴露出來的銅金屬線20會被氧化形成銅的氧化物50，例如CuO，當然也可能是其他類型的銅的氧化物，記為CuxOy，并且這些銅的氧化物50還會在CMP之后至下一個站點的時間段內不斷的增加。銅的氧化物50中的銅離子51則會游離出向兩側擴散使得相鄰銅金屬線20之間產生漏電流。本申請專利技術人經過反復試驗，發現利用堿性溶液可去除銅表面的氧化物，進而消除銅離子的不良影響。為此，本專利技術采用堿性溶液清洗所述前端結構，以去除銅金屬線20上的銅離子。具體如圖3所示，采用濕法清洗的方式對銅的氧化物進行消耗，在銅的氧化物被去除時，能夠使得相鄰銅金屬線20之間產生漏電流的銅離子也就被消除。在本專利技術的一個較佳實施例中，采用的堿性溶液的pH為7-10，所述堿性溶液為包括苯基、氟離子、氨離子的溶液，該溶液的濃度為20％-40％。例如，可以采用三烷基氟化銨(NR3HF)溶液，pH可以為8。由于該清洗過程是在CMP之后就進行，因此銅的氧化物50的厚度不會很厚，對所述半導體器件進行清洗的時間是10s-120s，例如可以進行20s的清洗。可以理解的是，清洗時間應當結合實際CMP之后間隔的時間進行，間隔時間長則清洗時間也要相應延長。甚至CMP時的工藝條件也應當加以考慮，從而獲得最佳清洗時間。以采用三烷基氟化銨溶液進行清洗為例，會發生如下反應：CuxOy+2NR3HF→CuxOy-1F2+2NR3+H2O因此，經過濕法清洗后，銅的氧化物被去除，也將能夠導致銅金屬線20之間產生漏電流的銅離子消除。形成的銅的氟化物則作為了鈍化層60。該鈍化層
60能夠很好的阻止銅金屬線20被繼續氧化，因此，有效地防止了漏電流的形成，也能夠將Q-time延長。在本專利技術的另一個較佳實施例中，所述堿性溶液還可以為包括甲基、氨基、乙基的溶液，該溶液的濃度為小于等于10％，較佳的，該溶液pH為9-10。經過實際實驗表明，采用本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體器件的形成方法，包括：提供前端結構，所述前端結構具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理；以及采用堿性溶液清洗所述前端結構，去除銅金屬線上的銅離子。

【技術特征摘要】
1.一種半導體器件的形成方法，包括：提供前端結構，所述前端結構具有暴露出來的銅金屬線，所述銅金屬線經過CMP處理；以及采用堿性溶液清洗所述前端結構，去除銅金屬線上的銅離子。2.如權利要求1所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述堿性溶液的pH范圍是7-10。3.如權利要求2所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述堿性溶液為包括苯基、氟離子和氨離子的溶液，所述堿性溶液的濃度為20％-40％。4.如權利要求2所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，所述堿性溶液為包括甲基、氨基和乙基的溶液，所述堿性溶液溶液的濃度小于等于10％。5.如權利要求3或4所述的半導體器件的形成方法，其特征在于，采用堿性溶液清洗所述前端結構的時間為10s-120s。6.一種半導體器件超出Q-time時的處理方法，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊玲，張京晶，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31