鑲嵌結構的製造方法
2023-06-01 23:28:31 1
專利名稱：鑲嵌結構的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體組件(Semiconductor device)的製造方法製程，且特別涉及一種鑲嵌(Damascene)結構的製造方法。
在現在的半導體工藝中，由於將導體材料埋入介電層中以形成導線或是形成接觸窗(Contact)/介層窗(Via)的鑲嵌工藝，具有當導體材料改變時，其加工技術不須隨之改變，且介電層形成開口的方法可以採用技術成熟的電漿蝕刻法(Plasma Etching)或反應性離子蝕刻法(Reactive Ion Etch，RIE)來實現，並配合化學機械研磨法(ChemicalMechanical Polishing，CMP)的使用，可能能夠達到介電層的全面平坦化等優點。因此，以鑲嵌工藝配合化學機械研磨法以形成鑲嵌結構的工藝方法是非常具有魅力的技術。
公知的採用上述技術以形成鑲嵌結構的方法，是在已形成有導電區域的基底上形成介電層後，再在介電層上形成研磨終止層。接著，在研磨終止層以及介電層中形成開口，此開口可以是接觸窗開口、介層窗開口、導線溝道、鑲嵌開口等其中之一，並露出基底的導電區域。然後，在基底全面沉積一層金屬層並填滿開口。最後，再以化學機械研磨法去除開口之外的金屬層。
然而，以上述的工藝形成的鑲嵌結構有下述的問題公知技術所形成的研磨終止層與金屬層的研磨選擇比接近，當以化學機械研磨法對金屬層進行研磨，且研磨至研磨終止層時，在晶片上圖案密度高的地區，會因為金屬層與研磨終止層的被研磨移除率相近以及圖案密度(Pattern density)的效應，而造成介電層的材質流失、金屬層的腐蝕(Erosion)以及碟化效應(Dishing effect)等問題的產生。
因此本發明提出一種鑲嵌結構的製造方法，能夠使用與金屬層具有高研磨選擇比的材質作為鑲嵌結構的介電層，不須額外形成研磨終止層。
本發明提出一種鑲嵌結構的製造方法，能夠避免以化學機械研磨法對金屬層進行研磨時產生介電層的流失、金屬層的腐蝕以及碟化效應等問題。
本發明提出一種鑲嵌結構的製造方法，提供一個基底，再在基底上形成介電層，其中此介電層的材質為氮氧矽化物，且此氮氧矽化物在波長為673nm的光照射下具有1.55至1.74左右的反射率，並且，此介電層與後續工藝步驟預定形成的金屬層之間具有高研磨選擇比。接著，在介電層中形成開口，此開口視不同工藝可以是接觸窗開口、介層窗開口、導線溝道或是鑲嵌開口。然後，在基底上形成填滿開口的金屬層。其後，使用化學機械研磨法，以介電層表面為研磨終止層，除去開口之外的金屬層。
由上述可知，本發明的重要特徵是使用一種與金屬層具有高研磨選擇比的材質作為鑲嵌結構的介電層。由於此介電層本身即與金屬層具有高研磨選擇比，因此不須在介電層上額外再形成一層研磨終止層或是帽蓋層，而能夠縮減工藝步驟。
而且，由於本發明所使用的介電層對金屬層具有高研磨選擇比，也就是介電層的被研磨移除率小於金屬層的被研磨移除率，而且高於公知所使用的研磨終止層對金屬層的研磨選擇比，因此，在以化學機械研磨法對金屬層進行研磨至介電層時，不會產生介電層的流失、金屬層的腐蝕以及碟化效應等問題。
為使本發明的上述和其它目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合附圖，作詳細說明
首先，請參照
圖1A，首先提供一基底100，在基底100上已形成有導電區域102。接著，在基底100上形成一層介電層104，其中此介電層104的材質為氮氧矽化物，且此氮氧矽化物在673nm波長的光照射下具有1.55至1.74左右的反射率，並且，此氮氧矽化物所形成的介電層104與後續工藝步驟預定形成的金屬層之間具有高研磨選擇比。形成此介電層的方法例如是使用電漿增強型化學氣相沉積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，其中施行此電漿增強型化學氣相沉積法例如是在攝氏200度至攝氏600度左右的溫度；以0.1託至5託左右的操作壓力；並以50W至1000W左右的操作功率；通入矽甲烷、一氧化二氮以及氮氣為氣體而形成，且矽甲烷/一氧化二氮的比值為0.05至1.5左右；氮氣的流量為10sccm至1000sccm左右。
接著，請參照圖1B，在介電層104中形成露出下方導電區102的開口106，此開口106視不同工藝可以是接觸窗開口、介層窗開口、導線溝道或是鑲嵌開口其中之一。形成此開口106的方法例如是在介電層104上形成圖案化的光阻層(圖中未標出)，再以光阻層為罩幕，以非等向性蝕刻法去除部分介電層104。
接著，請參照圖1C，在基底100上形成一層金屬層108，且此金屬層108填滿開口106。其中金屬層106的材質例如是選自鋁、銅、鎢金屬所組成的族群其中之一，形成此金屬層108的方法例如是化學氣相沉積法或是直流磁控濺鍍法。
接著，請參照圖1D，去除部分的金屬層108，以形成填滿開口106的導體層108a。其中形成導體層108a的方法例如是使用化學機械研磨法，以介電層104的表面為研磨終止層，去除開口106之外的金屬層108。在此化學機械研磨步驟中，由於本發明所使用的介電層104與金屬層108之間具有高研磨選擇比，也就是介電層104的被研磨移除率小於金屬層108的被研磨移除率，因此，在以化學機械研磨法對金屬層進行研磨至介電層時，不會產生介電層的流失、金屬層的腐蝕以及碟化效應等問題。
綜上所述，本發明的重要特徵是使用一種與金屬層具有高研磨選擇比的材質作為鑲嵌結構的介電層。由於此介電層本身即與金屬層之間具有高研磨選擇比，因此不須在介電層上額外再形成研磨終止層或是帽蓋層，而能夠縮減工藝步驟。
而且，由於本發明所使用的介電層對金屬層具有高研磨選擇比，也就是介電層的被研磨移除率小於金屬層的被研磨移除率，並且高於公知技術所使用的研磨終止層對金屬層的研磨選擇比。因此，在以化學機械研磨法對金屬層進行研磨至介電層時，不會產生介電層的流失、金屬層的腐蝕以及碟化效應等問題。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其並非用以限定本發明，任何熟悉該技術的人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可作不同的更動與潤飾，但本發明的保護範圍應當以權利要求書所限定的為準。
權利要求
1.一種鑲嵌結構的製造方法，其特徵在於該製造方法包括下列步驟提供一基底；在該基底上形成一介電層，其中該介電層的材質為氮氧矽化物，且該介電層的反射率為1.55至1.74左右；在該介電層中形成一開口；在該介電層上形成填滿該開口的一金屬層；以該介電層表面為研磨終點，以化學機械研磨法移除該開口之外的該金屬層，其中該介電層的被研磨移除率小於該金屬層的被研磨移除率。
2.根據權利要求1所述的鑲嵌結構的製造方法，其特徵在於形成該介電層的方法包括一電漿增強型化學氣相沉積法，且該電漿增強型化學氣相沉積法所使用的一工藝氣體包括矽甲烷、一氧化二氮以及氮。
3.根據權利要求2所述的鑲嵌結構的製造方法，其特徵在於該工藝氣體的矽甲烷/一氧化二氮的比值為0.05至1.5左右；氮氣的流量為10sccm至1000sccm左右。
4.根據權利要求2所述的鑲嵌結構的製造方法，其特徵在於施行該電漿增強型化學氣相沉積法的溫度為攝氏200度至攝氏600度左右；操作壓力為0.1託至5託左右；操作功率為50W至1000W左右。
5.一種接觸窗/介層窗的製造方法，其特徵在於該製造方法包括下列步驟提供一基底；在該基底上形成一介電層，其中該介電層的材質為氮氧矽化物，且該介電層的反射率為1.55至1.74左右；；在該介電層中形成一介層窗/接觸窗開口；在該介電層上形成填滿該介層窗/接觸窗開口的一金屬層；以該介電層表面為研磨終點，以化學機械研磨法移除該介層窗/接觸窗開口之外的該金屬層。
6.根據權利要求5所述的接觸窗/介層窗的製造方法，其特徵在於形成該介電層的方法包括一電漿增強型化學氣相沉積法，且該電漿增強型化學氣相沉積法所使用的一工藝氣體包括矽甲烷、一氧化二氮以及氮。
7.根據權利要求6所述的接觸窗/介層窗的製造方法，其特徵在於該工藝氣體的矽甲烷/一氧化二氮的比值為0.05至1.5左右；氮氣的流量為10sccm至1000sccm左右。
8.根據權利要求6所述的接觸窗/介層窗的製造方法，其特徵在於施行該電漿增強型化學氣相沉積法的溫度為攝氏200度至攝氏600度左右；操作壓力為0.1託至5託左右；操作功率為50W至1000W左右。
9.一種金屬導線的製造方法，其特徵在於該製造方法包括下列步驟提供一基底；在該基底上形成一介電層，其中該介電層的材質為氮氧矽化物，且該介電層的反射率為1.55至1.74左右；在該介電層中形成一導線溝道；在該介電層上形成填滿該導線溝道的一金屬層；以該介電層表面為研磨終點，以化學機械研磨法移除該導線溝道之外的該金屬層。
10.根據權利要求9所述的金屬導線的製造方法，其特徵在於形成該介電層的方法包括一電漿增強型化學氣相沉積法，且該電漿增強型化學氣相沉積法所使用的一工藝氣體包括矽甲烷、一氧化二氮以及氮。
11.根據權利要求9所述的金屬導線的製造方法，其特徵在於該工藝氣體的矽甲烷/一氧化二氮的比值為0.05至1.5左右；氮氣的流量為10sccm至1000sccm左右。
12.根據權利要求9所述的金屬導線的製造方法，其特徵在於施行該電漿增強型化學氣相沉積法的溫度為攝氏200度至攝氏600度左右；操作壓力為0.1託至5託左右；操作功率為50W至1000W左右。
全文摘要
一種鑲嵌結構的製造方法,提供一個基底,再在基底上形成介電層,其中此介電層的材質是氮氧矽化物,且介電層的反射率在1.55至1.74左右;接著,在介電層中形成開口,再在基底上形成填滿開口的金屬層;然後,以介電層表面為研磨終點,以化學機械研磨法移除開口之外的金屬層,其中介電層的被研磨移除率小於金屬層的被研磨移除率。
文檔編號H01L21/768GK1326222SQ0112935
公開日2001年12月12日 申請日期2001年6月13日 優先權日2001年6月13日
發明者鄭吉峰, 薛正誠 申請人:旺宏電子股份有限公司