一種提高質量的鑲嵌結構製作方法
2023-05-31 20:00:21
專利名稱：一種提高質量的鑲嵌結構製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體製造領域，尤其涉及一種提高質量的鑲嵌結構製作方法。
背景技術：
當半導體器件進入深亞微米的時代後，金屬導線中的電流密度不斷增大，響 應時間不斷縮短，傳統鋁導線已越來越滿足不了需要。銅導線具有比鋁導線低的 電阻率和高的抗電子遷移能力，因此銅製程(或稱為鑲嵌結構製作方法)已逐 漸成為半導體行業的主流工藝。現有技術在進行銅製程時，先提供一其上製成
有層間介質層(ILD)的矽村底，然後在該層間介質層上沉積金屬間介質層(IMD), 之後通過光刻和刻蝕工藝在金屬間介質層中形成用於容置鑲嵌結構的容置凹 槽，最後在該容置凹槽槽壁上製作擴散阻擋層且在該容置凹槽中填充金屬銅並 進行銅化學機械拋光工藝形成鑲嵌結構。
但是通過上述銅製程形成的鑲嵌結構易出現銅殘留和由此產生的橋接 (bridge )現象，參見圖1，第一、第二和第三鑲嵌結構10、 11和12製作在金 屬間介質層l中，第一和第二鑲嵌結構lO和ll間出現了銅殘留結構13，該銅 殘留結構13會造成第一和第二鑲嵌結構10和11間的橋接現象。該橋接現象通 過調整銅化學機械拋光工藝的參數並不能有效去除，究其原因發現是由於金屬 間介質層1表面的不平坦所造成的，現有技術在沉積金屬間介質層1後並沒有 平坦其表面的步驟，隨著半導體器件的最小特徵尺寸的進一步減小，由金屬間 介質層1表面的不平坦所造成的鑲嵌結構的橋接現象會越來越頻繁的出現，如 此半導體器件的成品率也會因此而降低。
因此，如何提供一種可提高質量的鑲嵌結構製作方法以避免因金屬間介質 表面的不平坦所造成的鑲嵌結構橋接現象，進而可提高鑲嵌結構的質量和器件 的成品率，已成為業界亟待解決的技術問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可提高質量的鑲嵌結構製作方法，通過所述方 法可避免因金屬間介質層表面的不平坦所造成的鑲嵌結構橋接現象，進而可提 高鑲嵌結構的質量和器件的成品率。
本發明的目的是這樣實現的 一種可提高質量的鑲嵌結構製作方法，包括 以下步驟a、提供一矽襯底，其上製作有層間介質層；b、在該層間介質層上 沉積金屬間介質層；c、通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質層上形成用於容置 鑲嵌結構的容置凹槽；d、在該容置凹槽槽壁上製作擴散阻擋層；e、在該容置 凹槽中填充金屬銅；f、通過銅化學機械拋光工藝形成鑲嵌結構；該方法在步驟 b和c間還進行一化學機械拋光步驟以平坦該金屬間介質層。
在上述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法中，該層間介質層為氮化矽。
在上述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法中，該金屬間介質層為二氧化矽 或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化矽。
在上述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法中，該擴散阻擋層為上下層疊的 氮化鉭和鉭。
在上述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法中，在步驟e中，通過電鍍工藝 在該容置凹槽中填充金屬銅。
與現有技術中在沉積完金屬間介質層後並未對其進行平坦化處理，致使後 續製作在該金屬間介質層中的鑲嵌結構易出現橋接現象相比，本發明的可提高 質量的鑲嵌結構製作方法在矽襯底上沉積完金屬間介質層後還通過化學機械拋 光平坦其表面，如此在該經平坦處理的金屬間介質層上通過光刻、刻燭、電鍍 沉積和化學機械拋光工藝形成的鑲嵌結構出現橋接現象的概率大大降低，進而 可提高鑲嵌結構的質量和器件的成品率。
本發明的可提高質量的鑲嵌結構製作方法由以下的實施例及附圖給出。
圖1為現有技術製成的鑲嵌結構的示意圖2為本發明的可提高質量的鑲嵌結構製作方法的流程圖3至圖8分別為完成圖2中步驟S20至S26後矽襯底的剖視圖。
具體實施例方式
以下將對本發明的可提高質量的鑲嵌結構製作方法作進一步的詳細描述。
參見圖2,本發明的可提高質量的鑲嵌結構製作方法首先進行步驟S20,提 供一矽襯底，其上製作有層間介質層。在本實施例中，所述層間介質層為氮化 矽。
參見圖3,其顯示了步驟S20中提供的矽襯底的剖視圖，如圖所示，矽襯底 2上製作有半導體器件、第一層金屬20和層間介質層21。
接著繼續步驟S21，在所述層間介質層上沉積金屬間介質層，所述金屬間介 質層為二氧化矽或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化矽。
接著繼續步驟S22,進行化學機械拋光以平坦所述金屬間介質層。
參見圖4，結合參見圖3，圖4顯示了完成步驟S22後矽襯底的剖視圖，如 圖所示，金屬間介質層1沉積在層間介質層21上，且其表面因進行了化學機械 拋光工藝而具有極高的平整度。
接著繼續步驟S23,通過光刻和刻蝕工藝在所述金屬間介質層上形成用於容 置鑲嵌結構的容置凹槽。
參見圖5，結合參見圖3和圖4，圖5顯示了完成步驟S23後矽襯底的剖視 圖，如圖所示，第一、第二和第三容置凹槽100、 IIO和120由左至右依次排布 在金屬間介質層1中。
接著繼續步驟S24,在所述容置凹槽槽壁上製作擴散阻擋層。在本實施例中， 所述擴散阻擋層為上下層疊的氮化鉭和鉭。
參見圖6,結合參見圖3至圖5,圖6顯示了完成步驟S24後矽襯底的剖視 圖，如圖所示，擴散阻擋層3沉積在第一、第二和第三容置凹槽IOO、 110和120 的槽壁上。
接著繼續步驟S25，在所述容置凹槽中填充金屬銅。在本實施例中，通過電 鍍工藝在所述容置凹槽中填充金屬銅。
參見圖7，結合參見圖3至圖6，圖7顯示了完成步驟S25後矽襯底的剖視 圖，如圖所示，金屬銅4沉積在第一、第二和第三容置凹槽100、 110和120中 且覆蓋在金屬間介質層1上。接著繼續步驟S26,通過銅化學機械拋光工藝形成鑲嵌結構。參見圖8，結合參見圖3至圖7，圖8顯示了完成步驟S26後矽襯底的剖視圖，如圖所示，第一、第二和第三鑲嵌結構10、 11和12分別設置在第一、第二和第三容置凹槽IOO、 110和120中，與圖1中相比，圖8中的第一和第二鑲嵌結構lO和ll間並未出現了銅殘留結構13，於是圖8中第一和第二鑲嵌結構10和11間也不會出現因銅殘留所造成的橋接現象。
綜上所述，本發明的可提高質量的鑲嵌結構製作方法在矽村底上沉積完金屬間介質層後還通過化學機械拋光平坦其表面，如此在所述經平坦處理的金屬間介質層上通過光刻、刻蝕、電鍍沉積和化學機械拋光工藝形成的鑲嵌結構出現橋接現象的概率大大降低，進而可提高鑲嵌結構的質量和器件的成品率。
權利要求
1、一種可提高質量的鑲嵌結構製作方法，包括以下步驟a、提供一矽襯底，其上製作有層間介質層；b、在該層間介質層上沉積金屬間介質層；c、通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質層上形成用於容置鑲嵌結構的容置凹槽；d、在該容置凹槽槽壁上製作擴散阻擋層；e、在該容置凹槽中填充金屬銅；f、通過銅化學機械拋光工藝形成鑲嵌結構；其特徵在於，該方法在步驟b和c間還進行一化學機械拋光步驟以平坦該金屬間介質層。
2、 如權利要求1所述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法，其特徵在於，該 層間介質層為氮化矽。
3、 如權利要求1所述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法，其特徵在於，該 金屬間介質層為二氧化矽或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化矽。
4、 如權利要求1所述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法，其特徵在於，該 擴散阻擋層為上下層疊的氮化鉭和鉭。
5、 如權利要求l所述的可提高質量的鑲嵌結構製作方法，其特徵在於，在 步驟e中，通過電鍍工藝在該容置凹槽中填充金屬銅。
全文摘要
本發明提供了一種可提高質量的鑲嵌結構製作方法。現有技術在沉積完金屬間介質層後並未對其進行平坦化處理，致使後續製作在該金屬間介質層中的鑲嵌結構易出現橋接現象。本發明先提供一其上製作有層間介質層的矽襯底；然後在該層間介質層上沉積金屬間介質層；再進行化學機械拋光以平坦該金屬間介質層；接著通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質層上形成用於容置鑲嵌結構的容置凹槽；之後在該容置凹槽槽壁上製作擴散阻擋層；然後在該容置凹槽中填充金屬銅並通過銅化學機械拋光工藝形成鑲嵌結構。採用本發明可避免鑲嵌結構間出現橋接現象，進而可提高鑲嵌結構的質量和器件的成品率。
文檔編號H01L21/70GK101515561SQ20081003381
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月22日 優先權日2008年2月22日
發明者健 李 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司