專利名稱：形成阻擋層的方法及形成的結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體制造方法及形成的結構，特別涉及一種在銅工序中形成阻擋層的方法及形成的一阻擋層結構。
當半導體集成元件的制造，面臨尺寸達到0.13微米以下的世代時，需求同傳導速度的邏輯元件工序中，高介電常數(shù)的介電材料已不適用。取代的是以低介電常數(shù)的介電材料，進行金屬鑲嵌的工序，例如銅內(nèi)連線結構的形成。此處，低介電常數(shù)是針對介電常數(shù)小于4的材料而言。


圖1A及1B繪示一傳統(tǒng)形成銅內(nèi)連線的方法剖面圖。在圖1A中，有一基底100?；?00上有一已形成的導電結構層106。一金屬間介電層102形成在基底100上。金屬間介電層102已定義，形成一開口104，暴露出基底100上的導電結構層106。在后續(xù)工序之前，一般會先進行一預先濺鍍(presputtering)的清潔工序。
在圖1B中，在預先濺鍍清潔后，一阻擋層108形成在金屬間介電層102上，及覆蓋開口104的周圍表面。接著，形成一銅材料層，覆蓋過基底100并填滿開口104。而后，后續(xù)形成內(nèi)連線結構(interconnect structure)的工序，為一般公知技術，應為本領域技術人員所熟悉，不再詳述。
在上述中，進行預先濺鍍清潔在低介電常數(shù)的金屬間介電層102時，其會使得介電層102的表面變?yōu)楦哐鹾康慕殡妼?。依照本發(fā)明預期的問題，高氧含量的介電層中的氧會滲透到阻擋層108，與其反應，造成阻擋層的破壞，影響到產(chǎn)品的品質。
故有鑒于此，本發(fā)明提供一種在銅工序中形成阻擋層的方法，其中在形成一般阻擋層于金屬間介電層之前，先形成一氧吸收層，使其與金屬間介電層中的氧反應，形成一氧化層。此氧化層也做為阻擋層，可防止金屬間介電層的氧原子，破壞在導電氧化層上的一般阻擋層。而氧化層也可防止銅原子滲入金屬間介電層中。
本發(fā)明提供一種在銅工序中形成阻擋層的方法，包括首先提供一基底，此基底上已形成有一導電結構層。在基底上，形成一金屬間介電層。定義金屬間介電層，形成一開口，暴露出基底。形成一氧吸收層在金屬間介電層上，且填入開口。形成一阻擋層在氧吸收層上。淀積一銅材料層在阻擋層上。氧吸收層在后續(xù)高溫步驟中，與金屬間介電層中的氧原子反應，以轉變形成為另一阻擋層。上述金屬間介電層為一主要含有氧的材料，而氧吸收層為任何可與氧反應的金屬，例如鈦或鉭等。
本發(fā)明提供一種在銅工序中的阻擋層結構，包括一基底。一金屬間介電層在該基底上，并具有一開口暴露該基底。一氧化層，覆蓋該金屬間介電層的表層，且覆蓋該開口的周圍表面，其中該氧化層為一第一阻擋層。以及包括一第二阻擋層在該氧化層上。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并結合附圖，作詳細說明。
圖1A及1B繪示一傳統(tǒng)形成銅內(nèi)連線的方法剖面圖；圖2A-2C繪示依照本發(fā)明，一形成銅內(nèi)連線結構的方法剖面圖。
在形成鑲嵌的內(nèi)連線結構時，因進行預先濺鍍(presputtering)的清潔工序，造成氧含量較高的金屬間介電層(inter-metal dielectric)表面。本發(fā)明預期金屬間介電層的氧原子會滲透到后續(xù)形成的阻擋層，與其反應，造成阻擋層的破壞。進而也會滲入后續(xù)形成的金屬層。
本發(fā)明提出在形成阻擋層之前，先形成一氧吸收層，然后再進行阻擋層的淀積。在后續(xù)高溫步驟中此氧吸收層與金屬間介電層的氧原子反應成一氧化層。此氧化層防止氧滲入阻擋層或進而滲入內(nèi)連線結構中，例如銅內(nèi)連線發(fā)生反應。造成阻擋層及內(nèi)連線結構的破壞。另外氧化層也可具有阻擋層的功能，防止內(nèi)連線結構中金屬原子例如銅原子，滲入金屬間介電層。因此氧化層也成為全部阻擋層的一部分。
以下僅以一實施例做為說明。圖2A-2C繪示依照本發(fā)明的一形成銅內(nèi)連線結構的方法剖面圖。在圖2A中，提供有一基底200?；?00上有可以有已形成的一導電結構層206。一介電層202形成于基底200上。介電層202，包括例如是低介電常數(shù)(k＜4)的介電材料。此金屬間介電層202已被定義，形成有一開口204，暴露出基底200上的導電結構層206。在后續(xù)工序之前，一般會先進行一預先濺鍍(presputtering)的清潔工序。此預先濺鍍清潔工序，會使介電層202的表面成為高氧含量(oxygen rich)的介電層，其中介電層202若是以低介電常數(shù)的介電材料形成，高氧含量的情形更為嚴重。
在圖2B中，形成一氧吸收層208覆蓋在基底200之上。氧吸收層208于基底200上的目前結構表面，包括介電層202及開口204周圍的表面。氧吸收層208可以，例如用一般化學淀積(CVD)或是物理氣相淀積(PVD)淀積形成，其厚度可以約為50埃到500埃之間。氧吸收層208可以是任何可與氧容易進行反應的物質或是金屬，例如是鈦金屬，鉭金屬，或一般高溫金屬(refractory metal)。
在氧吸收層208形成后，一阻擋層210，形成在氧吸收層208之上。阻擋層210為一般的阻擋層，包括，例如鉭、氮化鉭、鉭/氮化鉭、鈦、氮化鈦，或是鈦/氮化鈦。阻擋層一般可增加后續(xù)形成的金屬材料與介電層202之間的附著能力。
在圖2C，一金屬層，例如一銅材料層214，淀積在阻擋層210上，且填入開口204。后續(xù)完成內(nèi)連線結構的工序，例如定義銅材料層214，形成金屬內(nèi)連線結構，將不再描述。
在后續(xù)的高溫工序步驟中，氧吸收層208與介電層202中的氧原子反應，因此轉變成一氧化層。若是氧吸收層208是鈦金屬，反應后成為鈦氧化層。氧吸收層208在本發(fā)明為一主要特征，因其可吸收介電層202中的氧原子，防止破壞后續(xù)形成的阻擋層及內(nèi)連線結構。另外也可與阻擋層一起執(zhí)行阻擋功能。
在上述中，導電氧化層208可防止阻擋層210與銅材料層214，因介電層202中氧的滲入反應，而被破壞。另外也可與阻擋層210一起，阻止銅的滲入到介電層202。因此，導電氧化層208也是阻擋層的一部分。
本發(fā)明在形成阻擋層于金屬間介電層之前，先形成一氧吸收層，在后續(xù)高溫工序中，氧吸收層會與金屬間介電層中的氧反應，形成一氧化層，如此防止金屬間介電層中的氧，滲入阻擋層與內(nèi)連線結構中，造成破壞。
本發(fā)明中，因氧化層的形成，也可防止內(nèi)連線結構的金屬原子，滲入金屬間介電層，降低介電層的絕緣效果。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種形成阻擋層的方法，該方法包括提供一基底；形成一介電層于該基底上；定義該介電層，形成一開口，暴露出基底；形成一氧吸收層覆蓋過該基底上，覆蓋該介電層，且覆蓋該開口的周圍表面；形成一阻擋層在該氧吸收層上；以及該氧吸收層在后續(xù)高溫工序步驟中，與該介電層中的氧原子反應，以轉變形成為一氧化層。
2.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層覆蓋過該基底上的該步驟之前，又包括進行一預先濺鍍的清潔工序在該介電層。
3.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中該介電層包括低介電常數(shù)的材料。
4.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層于該基底上的該步驟中，包括一物理氣相淀積。
5.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層在該基底上的該步驟中，包括一化學氣相淀積。
6.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層于該基底上的該步驟中，包括形成一鈦材料層。
7.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層于該基底上的該步驟中，包括形成一鉭材料層。
8.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中在形成該氧吸收層于該基底上的該步驟中，包括形成可與氧反應的一金屬材料層。
9.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中形成阻擋層的該步驟中，包括形成一鉭層，一氮化鉭層，及一鉭/氮化鉭層三者擇其一。
10.如權利要求1所述形成阻擋層的方法，其中形成該氧吸收層的該步驟中，該共形的氧吸收層，其厚度為50埃到500埃之間。
11.一種阻擋層結構，包括一基底；一介電層于該基底上，并具有一開口暴露該基底；一氧吸收層，覆蓋該介電層的一表層，且覆蓋該開口的一周圍表面；以及一阻擋層位于該氧吸收層上。
12.如權利要求11所述形成阻擋層結構，其中該介電層包括含氧及低介電常數(shù)二者其一的介電材料。
13.如權利要求11所述形成阻擋層結構，其中該氧吸收層有一厚度在50埃到500埃之間。
14.如權利要求11所述形成阻擋層結構，其中該氧吸收層包括鈦。
16.如權利要求11所述形成阻擋層結構，其中該氧吸收層包括鉭。
17.如權利要求11所述形成阻擋層結構，其中該阻擋層包括一鉭層，一氮化鉭層，及一鉭/氮化鉭層三者擇一。
全文摘要
在銅工序中形成阻擋層的方法,包括提供一基底,此基底上已形成有一導電結構層。在基底上,形成一金屬間介電層。定義金屬間介電層,形成一開口,暴露出基底。形成一氧吸收層于金屬間介電層上,且填入開口。形成一阻擋層在氧吸收層上。淀積一銅材料層在阻擋層上。氧吸收層在后續(xù)的高溫步驟中,與金屬間介電層中的氧原子反應,以轉變形成為另一阻擋層。所述金屬間介電層為一主要含有氧的材料,而氧吸收層為任何可與氧反應的金屬,例如鈦或鉭等。
文檔編號H01L21/02GK1354497SQ00128530
公開日2002年6月19日 申請日期2000年11月22日 優(yōu)先權日2000年11月22日
發(fā)明者方昭訓, 謝文益, 游萃蓉 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司