接触孔的清洗方法及半导体器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体集成电路的技术领域，具体而言，涉及一种接触孔的清洗方法 及半导体器件。
【背景技术】
[0002] 在半导体器件的制作过程中，需要在金属栅极上形成接触孔，然后在接触孔中填 充导电材料以形成导电插塞，以使金属栅极通过导电插塞与互连金属层形成电连接。形成 接触孔的方法通常包括以下步骤：首先，提供衬底，且衬底上形成有栅极和位于栅极周围的 第一介质层；然后，在金属栅极和第一介质层上形成第二介质层；最后，刻蚀第二介质层至 暴露出金属栅极，从而形成接触孔。
[0003] 上述形成接触孔的方法中，刻蚀过程会在接触孔中产生刻蚀残留物（主要为有机 聚合物，例如残留光刻胶或残留刻蚀气体），该刻蚀残留物会影响接触孔和导电插塞之间的 互连可靠性，进而影响半导体器件的性能。为了去除接触孔中的刻蚀残留物，通常需要对接 触孔进行清洗。目前，通过采用含有机酸（例如羧酸）的清洗试剂对接触孔进行清洗。然而， 该清洗试剂的清洗效果不明显，且清洗过程还会对金属栅极造成损伤（腐蚀金属栅极）。
[0004] 为了解决上述问题，技术人员尝试减少刻蚀过程和清洗过程之间的等待时间（Q time)，并减少每批次清洗过程中晶片的数量，然而清洗效果并没有明显地改善。另外，技术 人员还尝试增加清洗时间，清洗效果仍然没有明显地改善。因此，如果提高清洗接触孔的效 果，并减少清洗过程对金属栅极造成的损伤，成为亟待解决的技术难题之一。
【发明内容】
[0005] 本申请旨在提供一种接触孔的清洗方法及半导体器件，以提高清洗接触孔的效 果，并减少清洗过程对金属栅极造成的损伤。
[0006] 为了实现上述目的，本申请提供了一种接触孔的清洗方法，该接触孔通过刻蚀位 于金属栅极上的介质层至暴露出金属栅极而形成，该清洗方法包括以下步骤：采用含氧化 剂溶液对接触孔进行接触处理，以在金属栅极的表面形成金属氧化物；采用含h2so4和H202 的清洗试剂对接触孔进行清洗处理，以去除接触孔中的刻蚀残留物和金属氧化物。
[0007] 进一步地，接触处理的步骤中，含氧化剂溶液为臭氧水或过氧化氢水溶液。
[0008] 进一步地，臭氧水中03的含量为10~80ppm;过氧化氢水溶液中H202的体积分数 为 20%~50%。
[0009] 进一步地，接触处理的温度为20°C~45°C，接触处理的时间为1~lOmin。
[0010] 进一步地，清洗处理的步骤中，清洗试剂为H2S04和H202的水溶液，其中H20、H2S04 和H202的体积比为100 :1~5 :0· 2~2。
[0011] 进一步地，清洗处理的步骤中，清洗试剂还包含HF，且HF在清洗试剂中的含量为 5 ~20ppm〇
[0012] 进一步地，清洗处理的温度为120°C~150°C，清洗处理的时间为1~lOmin。
[0013] 进一步地，在清洗处理的步骤之后，清洗方法还包括采用去离子水清洗接触孔的 步骤。
[0014] 进一步地，金属栅极的材料为A1。
[0015] 本申请还提供了一种半导体器件，包括衬底，设置于衬底上的金属栅极，以及设置 于金属栅极上的接触孔，其中，该接触孔经本申请提供的上述清洗方法处理而成。
[0016] 应用本申请的技术方案，本申请首先采用含氧化剂溶液对接触孔进行接触处理， 以在金属栅极的表面形成金属氧化物，然后采用含氏50 4和H202的清洗试剂对接触孔进行清 洗处理，以去除接触孔中的刻蚀残留物和金属氧化物。在接触处理的步骤中，含氧化剂溶液 能氧化分解部分刻蚀残留物，从而去除接触孔中的部分刻蚀残留物；含氧化剂溶液还能氧 化金属栅极，所形成金属氧化物能够减少后续湿法处理过程中清洗试剂和金属栅极之间的 直接接触，从而减少了清洗过程对金属栅极造成的损伤。在清洗处理的步骤中，清洗试剂中 H2S04可以使刻蚀残留物（主要为有机残留物）脱水而碳化，而清洗试剂中的H202可将碳化 产物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体，从而进一步去除接触孔中的刻蚀残留物，并进一步 提高了清洗接触孔的效果。
【附图说明】
[0017] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示 意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0018] 图1示出了本申请实施方式所提供的接触孔的清洗方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0020] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0021] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在......之上"、"在......上 方"、"在......上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器 件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述 的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在 其他器件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件 或构造下方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在......上方"可以包括 "在......上方"和"在......下方"两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转 90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0022] 正如【背景技术】中所介绍的，现有清洗接触孔的方法的清洗效果不明显，且清洗过 程还会对金属栅极造成损伤。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出一种接触孔的 清洗方法。其中，该接触孔通过刻蚀位于金属栅极上的介质层至暴露出金属栅极而形成。如 图1所示，该清洗方法包括以下步骤：采用含氧化剂溶液对接触孔进行接触处理，以在金属 栅极的表面形成金属氧化物；采用含H2S04和H202的清洗试剂对接触孔进行清洗处理，以去 除接触孔中刻蚀残留物和金属氧化物。
[0023] 在接触处理的步骤中，含氧化剂溶液能氧化分解部分刻蚀残留物，从而去除接触 孔中部分刻蚀残留物；含氧化剂溶液还能氧化金属栅极，所形成金属氧化物能够减少后续 湿法处理过程中清洗试剂和金属栅极之间的直接接触，从而减少了清洗过程对金属栅极造 成的损伤。在清洗处理的步骤中，清洗试剂中H2S04可以使刻蚀残留物（主要为有机残留 物）脱水而碳化，而清洗试剂中H202可将碳化产物氧化成一氧化碳或二氧化碳气体，从而进 一步去除接触孔中的刻蚀残留物，并进一步提高了清洗接触孔的效果。
[0024] 下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式 可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当 理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实 施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
[0025] 首先，采用含氧化剂溶液对接触孔进行接触处理，以在金属栅极的表面形成金属 氧化物。其中，含氧化剂溶液是指具有较高的氧化性的溶液，能够将金属栅极表面氧化形成 金属氧化物。金属栅极的材料可以为常见的用于栅极的金属，例如A1或Cu。本领域的技术 人员可以根据本申请的教导选择含氧化剂溶液的组分，在一种优选的实施方式中，含氧化 剂溶液为臭氧水或过氧化氢水溶液。臭氧水中〇 3会发生还原反应，产生十分活泼、具有强 烈氧化作用的单原子氧，从而氧化分解有机物（即刻蚀残留物）。过氧化氢水溶液对有机物 也有很强的氧化作用，其氧化作用略低于臭氧水。当然，含氧化剂溶液还可以为还有其他氧 化剂的溶液，并不仅仅限于上述优选实施方式。
[0026] 在上述接触处理的步骤中，臭氧水的浓度可以根据实际工艺需求进行设定。优选 地，臭氧水中0 3的含量为10~80??111;过氧化氢水溶液中!1202的体积分数为20%~50%。 采用具有上述浓度的臭氧水和过氧化氢水溶液能够更彻底地去除接触孔中的刻蚀残留物， 从而进一步提高了清洗接触孔的效果。
[0027] 采用上述优选实施方式提供的臭氧水或过氧化氢水溶液处理接触孔时，接触处理 的温度、时间以及接触方式可以根据实际工艺需求进行设定。优选地，接触处理的温度为 20°C~45°C，接触处理的时间为1~lOmin。接触处理的方式可以是浸泡法和旋转喷淋法。 当然，除了上述接触方式之外，也可以采用其他接触方式，本领域技术人员可根据生产实践 的具体要求而选择合适的接触方式。
[0028] 为了进一步阐述上述接触处理的步骤及机理，下面对接触处理的方式（浸泡法和 旋转喷淋法）作进一步解释说明。浸泡法就是通过清洗溶液与接触孔中的刻蚀残留物在浸 泡过程中发生化学反应及溶解作用来达到清除接触孔中刻蚀残留物的目的。单纯的溶液 浸泡法其效率往往不尽人意，所以在采用浸泡的同时往往还辅以加热、超声、搅拌等物理措 施。旋转喷淋法利用所喷清洗试剂的溶解（或化学反应）作用来溶解接触孔中的刻蚀残留 物，同时利用高速旋