鑲嵌式金屬內連線的製造方法及介電層的修復程序的製作方法
2023-05-03 07:50:36 1
專利名稱：鑲嵌式金屬內連線的製造方法及介電層的修復程序的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種製造半導體導電組件的方法，特別是有關於一種鑲嵌式金屬內連線的製造方法。
背景技術：
隨著半導體組件的線幅持續微型化，具高速、高組件集積度、低功率消耗及低成本的超大規模集成電路(ULSI)得以大量生產製造。相對於組件的微型化及集積度的增加，電路中導體聯機數目亦會不斷的增加，而使得導體聯機架構中的電阻(R)及電容(C)產生了所謂的寄生效應，造成傳輸上嚴重的延遲現象即RC delay，此也成為電路中信號傳輸速度受阻的主要因素。
因此，在深次微米領域的多層導體聯機製程中，必須引入具有低電阻率的導線及低寄生電容值的導線間介電膜，才能有效提升晶片的操作速度，在降低導線電阻方面，由於金屬銅具有高熔點、低電阻係數(ρ～1.7μΩ-cm)及高抗電子遷移的能力，已被廣泛應用於聯機架構中，取代金屬鋁(ρ～2.7μΩ-cm)作為導體聯機的材料。
另在降低寄生電容方面，由於製程上和導線電阻的限制，使得我們不考慮藉由幾何上的改變(例如改變導線面積或導線間距)來降低寄生的電容值，而是朝選擇、改良低介電常數(low K)的材質，作為研究發展的方向。
綜合上述，如何利用金屬銅導線以及低介電常數介電層來架構多層聯機系統，遂成為現今高效能電路製作的指針。然而，應用此低介電常數材料於銅整合製程時，不可避免的，亦產生了若干在製程上亟待解決克服的問題。
在蝕刻製程後，另需一剝除(stripping)光阻的步驟，通常是採用氧氣(O2)、氫氣(H2)或氮氣(N2)電漿來灰化光阻材料中大部分的碳、氫元素，並藉溼式清洗液去除殘留於表面的光阻。
然而，這些光阻剝除的製程，常會影響低介電常數材料的性質(尤其是碳原子摻雜的矽氧化物(C-doped Si oxide)、多孔性的有機矽氧化物(porousorganosilicate glass，POSG)、methyl silsesquioxane(MSQ)等低介電常數材料，更為嚴重)，即是破壞薄膜中的化學官能基，使介電層的結構發生變異。
此變異的結構，導致了薄膜內孔洞尺寸及分布數量的縮減以及介電層結構中極性鍵數目的增加等介電性質的劣化。結果造成薄膜的介電常數值被提高和其本身吸水性的增加，而此也進一步影響了後續擴散阻障層(diffusionbarrier)填入的品質，同時影響了金屬導線的可靠性(reliability)。
由於在電漿灰化的過程，對介電層造成損傷是無法避免的，因此，製程上除將灰化步驟的反應參數如溫度、壓力或工作能量等控制在最佳化的條件，以儘量降低損傷程度外，更重要的即是能提供一灰化步驟後的修復程序。期透過此修復程序對介電層結構進行的再修飾，可下修被不當提高的介電常數值至原本的理想範圍，並有效改善金屬層的填入品質及下層金屬層的氧化現象。
如美國專利第6,346,490號所揭露的改善方法，在灰化步驟之後，開始進行一修復程序，此修復程序是包括(1)碳化步驟，以及(2)形成一密化保護層。第一步驟的碳化反應，是在反應腔室(chamber)內通入一單種或多種混合的含碳氣體，如碳氫化合物、碳氟化合物或碳氫氟化合物等氣體，以對結構上受損傷的介電層，進行修復的工作。其利用含碳氣體對介電層的作用，將損傷結構中的矽-羥基鍵，修復回原本的矽-碳基鍵，以減少介電層中極性鍵的數目。
另由於基板在前段製程中，有甚多機會吸附環境中的水氣，遂若遇溫度變化時，該已修復的介電層結構中的矽-碳基鍵尾端，極易形成羥基的附著，於是，在修復完後的介電層上，藉氮氣電漿沉積一密化保護層，以避免層中的尾端羥基繼續吸附更豐的水氣。
上述碳化步驟是屬化學反應中的一取代反應，理應於結構中先形成一可促反應進行的離去基團(leaving group)，然此取代步驟進行前，並未見於矽-羥基鍵結中有誘導形成任一離去基團的反應設計，雖過程中以高溫如攝氏450度及高壓如10託進行碳化反應，但仍屬於一較困難進行的化學反應，此將造成碳化的效率不佳，無法對損傷的介電層結構作較全面性的修復，進而限制了介電常數值下降的效果。
且於介電層上沉積的密化保護層，在後續製程中，尤其是溼式清洗的階段，終究須被移除，遂使矽-碳基鍵尾端的羥基，再次暴露於空氣中，而吸附更大量的水氣。影響所及包括後續金屬層填入的品質和增加下層金屬層被氧化的機會。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種具修復程序的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中藉由一形成離去基團的前反應、一主要修復反應與一終止反應三者之間的相互配合，除可增加修復程序的效能外，由於介電層的分子結構已經修飾改質，遂亦可有效杜絕其對水氣的再吸收。
為達成上述目的，本發明提供一種鑲嵌式金屬內連線的製造方法，包括下列步驟形成有一含矽-碳基鍵的介電層於一基底上，接著，形成一雙鑲嵌開口於該介電層中，之後，進行一電漿灰化步驟，將該介電層結構中的矽-碳基鍵取代為矽-羥基鍵。續對該雙鑲嵌開口的側壁與底部的介電層進行一修復程序，其中該修復程序依序是一滷化反應、一碳化反應與一終止反應，該修復程序是將該介電層結構中的矽-羥基鍵修復回矽-碳基鍵。
該滷化反應是將該介電層結構中的矽-羥基鍵取代為矽-滷素鍵，該碳化反應是將該介電層結構中的矽-滷素鍵加成為矽-碳基-滷素鍵，於該碳化反應之後更包括一水解反應，而該水解反應是將該介電層結構中的矽-碳基-滷素鍵水解為矽-碳基-羥基鍵，接著，藉該終止反應於該介電層結構中的矽-碳基-羥基鍵尾端形成一保護基。該修復程序之後更包括去除蝕刻終止層，並於該雙鑲嵌開口中填入一擴散阻障層與一金屬層，以形成雙鑲嵌金屬內連線。
滷化反應是一形成離去基團的前反應，在損傷的介電層結構中，其以反應性極高的矽-滷素鍵取代原本的矽-羥基鍵，此對主要修復反應即碳化步驟的進行甚為有利，將因此而修復更多的極性鍵，有效達成降低介電常數值的目的。
而最末步驟的終止反應，因將一保護基團附上於矽-碳基-羥基鍵的尾端，遂使介電層轉變為一親脂性的結構，且此結構中的分子鍵結不會因製程的更替而變化。如此一來，將可確實阻絕介電層對水氣的再吸收。本發明亦可應用於單鑲嵌金屬內連線的製造。
本發明另提供一種鑲嵌式金屬內連線的製造方法，包括下列步驟形成有一含矽-碳基鍵的介電層於一基底上，接著，形成一雙鑲嵌開口於該介電層中，之後，進行一電漿灰化步驟，將該介電層結構中的矽-碳基鍵取代為矽-羥基鍵。續對該雙鑲嵌開口的側壁與底部的介電層進行一修復程序，其中該修復程序依序是一滷化反應、一碳化反應與一終止反應，該修復程序是將該介電層結構中的矽-羥基鍵修復回矽-碳基鍵。
該滷化反應是將該介電層結構中的矽-羥基鍵取代為矽-滷素鍵，該碳化反應是將該介電層結構中的矽-滷素鍵加成為矽-碳基-滷素鍵，於該碳化反應之後更包括一水解反應，而該水解反應是將該介電層結構中的矽-碳基-滷素鍵水解為矽-碳基-羥基鍵，接著，藉該終止反應於該介電層結構中的矽-碳基-羥基鍵尾端形成一保護基。
上述各步驟是於一多腔(multi-chamber)反應室的個別腔室中進行且不破真空(without breaking vacuum)，以組成一串接製程(cluster process)。
不破真空是一不接觸大氣(可為低壓環境或於惰性氣氛下)的情形。另於該修復程序後，進行蝕刻終止層去除，以避免此修復程序的反應副產物，對下層金屬造成不當的影響(如)。最後，於該雙鑲嵌開口中填入一金屬層，以形成雙鑲嵌金屬內連接線。
多腔反應室的串接製程是在一不接觸水氣的環境中進行。此將有利於減少水氣附著在介電層的表面，使後續的修復程序不受幹擾，提升其修復效果。
圖1a至圖1e是根據本發明的一實施例，鑲嵌式金屬內連線製程的剖面示意圖。
圖2是根據本發明的一實施例，多腔串接反應室的上方透視圖。
圖3是根據本發明的一實施例，鑲嵌式金屬內連線的製程流程圖。
符號說明100～基底；102、118～金屬層；104～蝕刻終止層；106～介電層；108、112～光阻層；110～介層窗；114～內連線溝槽；116～雙鑲嵌開口；120～雙鑲嵌金屬內連線；122～擴散阻障層；
200～晶圓傳輸腔室；202～第一反應腔室；204～第二反應腔室；206～第三反應腔室；S300～化學氣相沉積；S302～蝕刻；S304～電漿灰化；S306～修復程序；S308～滷化反應；S310～碳化反應；S312～水解反應；S314～終止反應；S316～去除蝕刻終止層；S318～溼式清洗；S320～填入金屬層；S322～形成雙鑲嵌金屬內連線。
具體實施例方式
為讓本發明的上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下實施例1請參閱圖1a至圖1d，以及圖3的製程流程。根據本發明的一實施例，雙鑲嵌金屬內連線的製作包括下列步驟如圖1a所示，提供一基底100，於基底100上依序形成一下層金屬層102、一蝕刻終止層104、一介電層106與一圖案化光阻層108。
在下層金屬層102以下的部分，可能包含數層金屬內連線與數個電性上相互連接的半導體組件，如MOS電晶體、電阻、邏輯組件等，為簡化圖式，下層金屬層102以下的集成電路組件，此處未予繪出。基底100的材質可為矽，蝕刻終止層104的材質可為氮化矽、氧化矽、碳化矽、碳氧化矽或氮氧化矽。
介電層106的材質可為摻雜氟或碳原子的矽化物如摻氟矽玻璃(fluorosiicate glass，FSG)、MSQ(methyl silsesquioxane)、苯並環丁烯(BCB)、芳香族碳氫化合物(SiLK)、摻氟聚對二甲苯醚(FLARE)、聚芳烯醚(PAE)、含氟聚對二甲苯(Parylene AF4)、聚四氟乙烯(PTFE)、氣膠(Aerogel)、幹凝膠(Xerogel)或超微孔玻璃(Nanoglass)。
介電層106例如為一低介電常數的多孔性材質，孔隙度大體介於20％～30％，介電常數值大體介於2.0～2.9。如圖3所示，介電層106可以化學氣相沉積法S300如高密度電漿化學氣相沉積法(HDPCVD)或加強式電漿化學氣相沉積法(PECVD)沉積形成。
接著，如圖3所示，進行蝕刻步驟S302，進行蝕刻步驟S302，以最終形成一雙鑲嵌開口。首先，以圖案化光阻層108為一掩模，定義介電層106，如圖1b所示，以形成一介層窗110，並露出蝕刻終止層104。
續以清洗液清洗介電層106，並充填抗蝕刻物質如樹脂類物質於介層窗110中，以避免後續在蝕刻溝槽時，蝕刻液對蝕刻終止層104過度蝕刻的問題。接著，形成一具有一溝槽圖案的光阻層112於介電層106上，並以光阻層112為一掩模，定義介電層106，如圖1c所示，以形成一內連線溝槽114，其中溝槽114與介層窗110形成一雙鑲嵌開口116。
續進行一電漿灰化步驟S304，如圖3所示，以去除光阻層112，其中電漿灰化步驟S304所使用的反應氣體是包括氧氣(O2)、氫氣(H2)或氫氣與氮氣(N2)的混合氣體，其流量大體介於10～500sccm，該電漿灰化步驟S304的工作溫度大體介於25～350℃，工作壓力大體介於5毫託～5託，工作功率大體介於100～1500瓦特。
若以氧氣電漿進行灰化步驟，是利用氧原子自由基攻擊介電層106結構中的矽-碳基鍵，而形成一屬高極性鍵的矽-羥基鍵，此種鍵結形式的形成將增加介電層106的吸水性並使介電常數值被提高至大體3～4以上。
若以氫氣電漿進行灰化步驟，是利用電子束攻擊介電層106結構中矽-碳基的碳基端，本案發明人推測可形成一矽-碳基自由基、氫基自由基(H·)或氫陽離子(H+)、氫分子陽離子(H2+)等，其中矽-碳基自由基的碳基端會進一步與矽原子耦合，產生碳基橋(alkyl bridges)，此構成的交連(cross-linking)結構將使介電層106內孔洞的大小與分布數量明顯縮減。
若以氫氣與氮氣的混合氣體電漿進行灰化步驟，是利用氮氣攻擊介電層106結構中的矽-碳基鍵，本案發明人推測可在矽原子端形成一懸鍵(dangling bond)，此將使介電層106的吸水性增加並提高其介電常數值。
由上述得知，對損傷的介電層106結構進行修復，將可下修被不當提高的介電常數值，並因介電層106的吸水性得以控制，遂能有效改善後續金屬層的填入品質及下層金屬層102的氧化現象。
於是，如圖3所示，開始對雙鑲嵌開口116的側壁與底部的介電層106進行一修復程序S306，如第a式至d式，修復程序S306依序是一滷化反應S308、一碳化反應S310與一終止反應S314，其中修復程序S306所使用的載流氣體是氬氣(Ar)或氮氣，氣體流量大體介於50～100sccm。
滷化反應S308，如第a式，反應中所使用的反應氣體例如為亞硫酸溴(SOBr2)，是將介電層106結構中的矽-羥基鍵(-Si-OH)取代為矽-溴鍵(-Si-Br)。其它的反應氣體亦可包括亞硫酸氯(SOCl2)、三氯化磷(PCl3)、三溴化磷(PBr3)、五氯化磷(PCl5)、五溴化磷(PBr5)、三氯氧磷(POCl3)、氯氣(Cl2)或溴氣(Br2)，其中亞硫酸溴或三溴化磷因反應性高，遂為較佳的選擇。上述反應氣體的流量大體介於50～1000sccm，反應溫度大體介於50～350℃，反應壓力大體介於100毫託～1大氣壓。
續進行碳化反應S310，如第b式，反應中所使用的反應氣體例如為乙烯(C2H4)，是將介電層106結構中的矽-溴鍵(-Si-Br)加成為矽-乙烷-溴鍵(-Si-CH2CH2-Br)。其它的反應氣體亦可包括丙烯(C3H6)、1-丁烯(1-C3H8)或可易於提供配位電子對的烯類或炔類的有機化合物，其中以丙烯或1-丁烯為較佳的選擇。上述反應氣體的流量大體介於50～1000sccm，反應溫度大體介於50～350℃，反應壓力大體介於100毫託～1大氣壓。
上述滷化反應(第a式)所形成的矽-溴鍵(-Si-Br)中的溴原子(-Br)，是一取代反應中極佳的離去基團，與習知僅施以高溫、高壓的反應條件相較，碳化反應S310若得有離去基團的助益，將促使其達到更高的反應效率，修復更多的如矽-羥基鍵(-Si-OH)，對能降低介電層106中的極性鍵數目，有極顯著的貢獻。
由於此溴尾端基仍易與水反應，產生親水性的矽-乙烷-羥基鍵，因此，再加入第三步驟，即一終止反應S314，如第d式，並於反應前，先行水解S312第二產物為羥基尾端，如第c式，以利此步驟的進行。
該終止反應S314是於介電層106結構中的矽-乙烷-羥基鍵(-Si-CH2CH2OH)尾端形成一保護基，其中保護基為三甲基矽烷基(trimethylsilyl)。
反應氣體可為三甲基氯矽烷(TMCS)或六甲基二矽胺烷(HMDS)。上述反應氣體的流量大體介於50～1000sccm，反應溫度大體介於50～350℃，反應壓力大體介於100毫託～1大氣壓。以上修復程序S306所需的能量供應方式，是包括基板加熱(substrate heating)、照光反應如UV照射、微波(microwave)方式或熱壁式反應(hot-wall CVD reactor)等。
終止反應S314對介電層106結構的改質，是將水解反應S312後所形成的親水性鍵結，轉變為一親脂性的鍵結，此與習知覆蓋一密化保護層以杜絕水氣的觀點不同。終止反應S314是對介電層106的分子結構作根本性的改變，使其爾後不論是否曝露在水氣下，或於蝕刻後的溼式清洗(wet clean)步驟中，均可確保介電層106本身不再受水分子的影響。
介電層106作此結構上的修飾，對後續溼式製程的進行極為有利，如圖3所示，尤其是乾式蝕刻後的溼式清洗步驟S318，且再填入金屬層118時，由於介電層106表面上的水膜減少，將可保有良好的填入品質，此外，減少水氣的吸收，對下層金屬層102的氧化效力亦會同時降低，而避免了產生介層窗110毒化(poison via)的可能。
如圖1d所示，於修復程序S306之後，去除蝕刻終止層104，如S316，以避免修復程序S306的反應副產物，對下層金屬造成不當的影響。續在雙鑲嵌開口116中形成一阻障層122，再如圖3所示的步驟S320，填入一金屬層118，以形成雙鑲嵌金屬內連線120，如S322以及圖1e所示。其中金屬層118是由銅或銅金屬合金所構成。本發明亦可應用於單鑲嵌金屬內連線的製造。
實施例2仍請參閱圖1a至1d圖，以及圖3的製程流程。根據本發明的另一實施例，雙鑲嵌金屬內連線的製作方法包括下列步驟，首先，如圖1a所示，提供一基底100，於基底100上依序形成一下層金屬層102、一蝕刻終止層104、一介電層106與一圖案化光阻層108，其中基底100的材質可為矽，蝕刻終止層104的材質可為氮化矽、氧化矽、碳化矽、碳氧化矽或氮氧化矽。
介電層106的材質可為摻雜氟或碳原子的矽化物如FSG、MSQ、苯並環丁烯、芳香族碳氫化合物、摻氟聚對二甲苯醚、聚芳烯醚、含氟聚對二甲苯、聚四氟乙烯、氣膠、幹凝膠或超微孔玻璃。
介電層106例如為一低介電常數的多孔性材質，孔隙度大體介於20％～30％，介電常數值大體介於2.0～2.9。如圖3所示，介電層106可以化學氣相沉積法S300如高密度電漿化學氣相沉積法或加強式電漿化學氣相沉積法沉積形成。
接下來，開始導入一多腔反應室的串接製程，如圖2所示，將送入晶圓傳輸腔室200的基底100，傳送入多腔串接反應室中的第一反應腔室202，期間如圖3所示，進行蝕刻步驟S302。首先，以圖案化光阻層108為一掩模，蝕刻介電層106，如圖1b所示，以形成一介層窗110，並露出蝕刻終止層104。
續以清洗液清洗介電層106，並充填抗蝕刻物質如樹脂類物質於介層窗110中，以避免後續在蝕刻溝槽時，蝕刻液對蝕刻終止層104過度蝕刻的問題。接著，形成一具有一溝槽圖案的光阻層112於介電層106上，並以光阻層112為一掩模，蝕刻介電層106，如圖1c所示，以形成一內連線溝槽114，其中溝槽114與介層窗110形成一雙鑲嵌開口116。
完成蝕刻步驟S302後，續將基底100移至串接反應室中的第二反應腔室204，如圖3所示，進行一電漿灰化步驟S304，以去除光阻層112。其中電漿灰化步驟S304所使用的反應氣體是包括氧氣、氫氣或氫氣與氮氣的混合氣體，其流量大體介於10～500sccm，該電漿灰化步驟S304的工作溫度大體介於25～350℃，工作壓力大體介於5毫託～5託，工作功率大體介於100～1500瓦特。
於電漿灰化步驟S304完成後，如圖3所示，開始對雙鑲嵌開口116的側壁與底部的介電層106進行一修復程序S306，如第a式至d式，修復程序S306依序是一滷化反應S308、一碳化反應S310與一終止反應S314，其中修復程序S306所使用的載流氣體是氬氣或氮氣，氣體流量大體介於50～100Sccm。
滷化反應308，如第a式，反應中所使用的反應氣體例如為亞硫酸溴，是將介電層106結構中的矽-羥基鍵取代為矽-溴鍵。其它的反應氣體亦可包括亞硫酸氯、三氯化磷、三溴化磷、五氯化磷、五溴化磷、三氯氧磷、氯氣或溴氣，其中亞硫酸溴或三溴化磷因反應性高，遂為較佳的選擇。上述反應氣體的流量大體介於50～1000sccm，反應溫度大體介於50～350℃，反應壓力大體介於100毫託～1大氣壓。
續進行碳化反應S310，如第b式，反應中所使用的反應氣體例如為乙烯，是將介電層106結構中的矽-溴鍵加成為矽-乙烷-溴鍵，其它反應氣體亦可包括丙烯、1-丁烯或可易於提供配位電子對的烯類或炔類的有機化合物，其中以丙烯或1-丁烯為較佳的選擇。上述反應氣體的流量大體介於50～1000sccm，反應溫度大體介於50～350℃，反應壓力大體介於100毫託～1大氣壓。
由於此溴尾端基仍易與水反應，產生親水性的矽-乙烷-羥基鍵，因此，再加入第三步驟，即一終止反應S314，如第d式，並於反應前，先行水解S312第二產物為羥基尾端，如第c式，以利此步驟的進行。
該終止反應S314是於介電層106結構中的矽-乙烷-羥基鍵(-Si-CH2CH2OH)尾端形成一保護基，其中保護基為三甲基矽烷基。
反應氣體可為三甲基氯矽烷或六甲基二矽胺烷。上述反應氣體的流量大體介於5～500sccm，反應溫度大體介於50～250℃，反應壓力大體介於10毫託～10託。以上修復程序S306所需的能量供應方式，是包括基板加熱、照光反應如UV照射、微波方式或熱壁式反應等。
如圖1d所示，於修復程序S306之後，去除蝕刻終止層104，如S316，以避免修復程序S306的反應副產物，對下層金屬造成不當的影響。
上述各步驟是於一多腔反應室的個別腔室中進行且不破真空，以組成一串接製程。
本發明將對基底100進行的蝕刻步驟S302、電漿灰化步驟S304、修復程序S306及去除蝕刻終止層步驟S316等四步驟整合在一起，形成一多腔反應室的串接製程，並維持該多腔反應室的不破真空狀態，即是考量使晶圓在各製程步驟結束後的傳輸過程仍可處於不破真空的環境，阻絕水氣、雜質的附著。
上述多腔反應室的串接製程，是有多種整合形式，例如(1)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302、電漿灰化步驟S304、修復程序S306及去除蝕刻終止層步驟S316。(2)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302與電漿灰化步驟S304，而於第二反應腔室204中進行修復程序S306及去除蝕刻終止層步驟S316。
(3)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302，而於第二反應腔室204中進行電漿灰化步驟S304、修復程序S306及去除蝕刻終止層步驟S316。(4)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302，於第二反應腔室204中進行電漿灰化步驟S304，於第三反應腔室206中進行修復程序S306，而於第二反應腔室204中再進行去除蝕刻終止層步驟S316。
(5)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302，於第二反應腔室204中進行電漿灰化步驟S304與修復程序S306，而於第一反應腔室202中再進行去除蝕刻終止層步驟S316。上述數種整合形式，以(3)於第一反應腔室202中進行蝕刻步驟S302，而於第二反應腔室204中進行電漿灰化步驟S304、修復程序S306及去除蝕刻終止層步驟S316為較佳的選擇。
如圖1e所示，於修復程序S306之後更包括在雙鑲嵌開口116中先形成一阻障層，再如圖3所示的步驟S320，填入一金屬層118，以形成雙鑲嵌金屬內連線120，如S322。其中金屬層118是由銅或銅金屬合金所構成。
權利要求
1.一種鑲嵌式金屬內連線的製造方法，包含下列步驟形成有一含矽-碳基鍵的介電層於一基底上；形成一鑲嵌開口於該介電層中；進行一電漿灰化步驟，將該介電層結構中的矽-碳基鍵取代為矽-羥基鍵；對該鑲嵌開口的側壁與底部的介電層進行一修復程序，其中該修復程序依序是一滷化反應、一碳化反應與一終止反應；該修復程序是將該介電層結構中的矽-羥基鍵修復回矽-碳基鍵；以及上述各步驟是於一多腔反應室的個別腔室中進行且不破真空，以組成一串接製程。
2.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該滷化反應是將該介電層結構中的矽-羥基鍵取代為矽-滷素鍵。
3.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該滷化反應所使用的反應氣體是包括亞硫酸氯、亞硫酸溴、三氯化磷、三溴化磷、五氯化磷、五溴化磷、三氯氧磷、氯氣或溴氣。
4.根據權利要求3所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
5.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該滷化反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
6.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該碳化反應是將該介電層結構中的矽-滷素鍵加成為矽-碳基-滷素鍵。
7.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該碳化反應所使用的反應氣體是包括乙烯、丙烯、1-丁烯或可易於提供配位電子對的有機化合物。
8.根據權利要求7所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
9.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該碳化反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
10.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該終止反應是於該介電層結構中的矽-碳基-羥基鍵尾端形成一保護基。
11.根據權利要求10所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該保護基是三甲基矽烷基。
12.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該終止反應所使用的反應氣體是包括三甲基氯矽烷或六甲基二矽胺烷。
13.根據權利要求12所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
14.根據權利要求1所述的鑲嵌式金屬內連線的製造方法，其中該終止反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
15.一種介電層的修復程序，包含下列步驟形成一含矽-羥基鍵的介電層；進行一滷化反應，將該介電層結構中的矽-羥基鍵取代為矽-滷素鍵；進行一碳化反應，將該介電層結構中的矽-滷素鍵加成為矽-碳基-滷素鍵；進行一終止反應，於該介電層結構中的矽-碳基-羥基鍵尾端形成一保護基。
16.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該滷化反應所使用的反應氣體是包括亞硫酸氯、亞硫酸溴、三氯化磷、三溴化磷、五氯化磷、五溴化磷、三氯氧磷、氯氣或溴氣。
17.根據權利要求16所述的介電層的修復程序，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
18.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該滷化反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
19.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該碳化反應所使用的反應氣體是包括乙烯、丙烯、1-丁烯或可易於提供配位電子對的有機化合物。
20.根據權利要求19所述的介電層的修復程序，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
21.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該碳化反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
22.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該保護基是三甲基矽烷基。
23.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該終止反應所使用的反應氣體是包括三甲基氯矽烷或六甲基二矽胺烷。
24.根據權利要求23所述的介電層的修復程序，其中上述反應氣體的流量介於50～1000sccm。
25.根據權利要求15所述的介電層的修復程序，其中該終止反應的反應溫度介於50～350℃，反應壓力介於100毫託～1大氣壓。
全文摘要
本發明提供一種鑲嵌式金屬內連線的製造方法。包括下列步驟形成有一含矽－碳基鍵的介電層於一基底上，接著，形成一雙鑲嵌開口於該介電層中，之後，進行一電漿灰化步驟，將該介電層結構中的矽－碳基鍵取代為矽－羥基鍵。續對該雙鑲嵌開口的側壁與底部的介電層進行一修復程序，其中該修復程序依序是一滷化反應、一碳化反應與一終止反應，該修復程序是將該介電層結構中的矽－羥基鍵修復回矽－碳基鍵。上述各步驟是於一多腔反應室的個別腔室中進行且不破真空，以組成一串接製程。
文檔編號C08G77/00GK1577794SQ200410000380
公開日2005年2月9日 申請日期2004年1月9日 優先權日2003年7月9日
發明者徐鵬富, 謝志宏, 盧永誠, 陶宏遠, 邱遠鴻 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司