專(zhuān)利名稱(chēng)：鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，特別是有關(guān)于一種適用于半導(dǎo)體基底的鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法。
相對(duì)于鋁及其合金，銅金屬的高傳導(dǎo)性，高延展性、低電阻常數(shù)、高電子遷移阻抗等特性使得銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)具有較快的傳導(dǎo)速度，非常符合高性能集成電路的需求，遂成為制作高性能集成電路的內(nèi)聯(lián)機(jī)的新寵。不同于鋁金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)，銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)是以鑲嵌的形式制作，下文即配合

圖1A至圖1C的流程剖面圖說(shuō)明習(xí)知銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法。
首先請(qǐng)參見(jiàn)圖1A，一半導(dǎo)體基底100，如一硅基底，其上可形成任何所需的半導(dǎo)體組件，此處為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅以一平整的半導(dǎo)體基底100表示的。在此半導(dǎo)體基底100上依續(xù)形成一介電層112及一抗反射層116，其中介電層112可由如氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃或四乙氧基硅酸鹽等材質(zhì)形成。接著以適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)于介電層112及抗反射層116中形成具有內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽(trench)118a與接觸孔118b的鑲嵌式開(kāi)口118。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1B，形成一銅金屬層120以填入鑲嵌式開(kāi)口118內(nèi)，并且延伸于該抗反射層表面。為加強(qiáng)銅金屬層120與介電層112之間的附著力，可在填入銅金屬前形成一覆蓋鑲嵌式開(kāi)口的阻障層(未顯示于圖中)再進(jìn)行銅金屬層的形成。
最后請(qǐng)參見(jiàn)圖1C，對(duì)銅金屬層120進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)，將鑲嵌式開(kāi)口118外的銅金屬層移除，并繼續(xù)研磨至抗反射層完主移除為止，即得一鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)120a。
上述傳統(tǒng)制程中，由于抗反射層和介電層在CMP過(guò)程中的研除速度非常相近，極容易因局部過(guò)度研磨造成銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)及介電層厚度的不平均(如圖1C所示)，而影響整個(gè)集成電路的品質(zhì)。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體制程技術(shù)，特別是一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，以有效解決傳統(tǒng)制程中銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)厚度不平均的問(wèn)題。本發(fā)明的方法亦適用于雙鑲嵌式(dualdamascene)銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制程。
本發(fā)明方法的特征在于在介電層與抗反射層之間增加一研磨控制層，是由三甲基硅甲烷(trimethyl silane，3MS)、四甲基硅甲烷、O3、及He以化學(xué)氣相沉積法形成。由于上述研磨控制層的CMP研除速度較抗反射層緩慢許多，具有拉近各區(qū)域研除速度且進(jìn)一步避免局部區(qū)域過(guò)度研磨的功能，所形成的銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)因而具有平均厚度。舉例來(lái)說(shuō)，以常作為抗反射層的氮氧化硅、常作為介電層的TEOS、及本發(fā)明的研磨控制層相比較，在以oxide slurry SS-12進(jìn)行CMP時(shí)，其研除速度為氮氧化硅層為1126/min、TEOS層為846/min、本發(fā)明的研磨控制層為約30/min。
圖號(hào)說(shuō)明100、200-半導(dǎo)體基底；112、212-介電層；214、214a-研磨控制層；116、216-抗反射層；118、218-鑲嵌式開(kāi)口；118a、218a-內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽；118b、218b-接觸孔；120、220-銅金屬層；120a、220a-銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)。
圖2A至圖2C是依據(jù)本發(fā)明鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)制作方法的一首先請(qǐng)參見(jiàn)圖2A，一半導(dǎo)體基底200，其上可形成任何所需的半導(dǎo)體組件，此處為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅以一平整的半導(dǎo)體基底200表示的。在此半導(dǎo)體基底200上依續(xù)形成一介電層212、一研磨控制層214、及一抗反射層216，并以適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)于其中形成具有內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽(trench)218a與接觸孔218b的鑲嵌式開(kāi)口218。其中，半導(dǎo)體基底200可為一硅基底；介電層212可由如氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃或四乙氧基硅酸鹽等材質(zhì)形成；研磨控制層214的厚度為100至500，是利用三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷、O3、及He在20至500Torr、25至400℃的環(huán)境下反應(yīng)而成，其中三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷的流速為100至10000sccm，O3流速為100至1000sccm，He流速為10至1000sccm；抗反射層216可為厚度300至1200的氮氧化硅層。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2B，形成一銅金屬層220以填入鑲嵌式開(kāi)口218內(nèi)，并且延伸于該抗反射層表面。為加強(qiáng)銅金屬層220與介電層212之間的附著力，可在填入銅金屬前形成一覆蓋鑲嵌式開(kāi)口的阻障層(未顯示于圖中)再進(jìn)行銅金屬層的形成。
最后請(qǐng)參見(jiàn)圖2C，對(duì)銅金屬層220進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，將鑲嵌式開(kāi)口218外的銅金屬層移除，并繼續(xù)研磨至抗反射層完主移除為止，即得一具有平均厚度的鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)220a。值得一提的是，此時(shí)可能有部份研磨控制層214a殘留在介電層212之上，但是由于研磨控制層的介電常數(shù)小于3，并不會(huì)影響介電層的介電功能，因此不需被完全移除。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，適用于半導(dǎo)體基底，其特征在于包括下列步驟在上述半導(dǎo)體基底上依續(xù)形成一介電層、一研磨控制層、及一抗反射層，其中該研磨控制層具有較該抗反射層低的化學(xué)機(jī)械研磨研除速度；于該介電層、該研磨控制層、及該抗反射層中形成具有內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽與接觸孔的開(kāi)口，其中該介電層中的開(kāi)口是鑲嵌式開(kāi)口；形成一銅金屬層以填入該鑲嵌式開(kāi)口內(nèi)，并且延伸于該抗反射層表面；及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直至該鑲嵌式開(kāi)口外的銅金屬層與該抗反射層完全移除為止，得一鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該研磨控制層是利用三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷、O3、及He在20至500Torr、25至400℃的環(huán)境下反應(yīng)而成，其中三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷的流速為100至10000sccm，O3流速為100至1000sccm，He流速為10至1000sccm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該研磨控制層的厚度為100至500。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該介電層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃或四乙氧基硅酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該抗反射層的材質(zhì)為氮氧化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該抗氧化層的厚度為300至1200。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)包括雙鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該半導(dǎo)體基底為硅基底。
9.一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，適用于半導(dǎo)體基底，其特征在于包括下列步驟于上述半導(dǎo)體基底上形成一介電層；于該介電層上形成一研磨控制層，是將三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷、O3、及He以化學(xué)氣相沉積法，其反應(yīng)壓力為20至500Torr、反應(yīng)溫度為25至400℃的環(huán)境下反應(yīng)而成，三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷的流速為100至10000sccm，O3流速為100至1000sccm，He流速為10至1000sccm；于該研磨控制層上形成一抗反射層；于該介電層、該研磨控制層、及該抗反射層中形成具有內(nèi)聯(lián)機(jī)溝槽與接觸孔的鑲嵌式開(kāi)口；形成一銅金屬層以填入該鑲嵌式開(kāi)口內(nèi)，并且延伸于該抗反射層表面；及進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直至該鑲嵌式開(kāi)口外的銅金屬層與該抗反射層完全移除為止，得一鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該研磨控制層的厚度為100至500。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該介電層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃或四乙氧基硅酸鹽。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該抗反射層的材質(zhì)為氮氧化硅。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該抗氧化層的厚度為300至1200。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)包括雙鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，其特征在于該半導(dǎo)體基底為硅基底。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于半導(dǎo)體基底的鑲嵌式銅金屬內(nèi)聯(lián)機(jī)的制作方法，包括下列步驟首先上述半導(dǎo)體基底上形成一介電層；于此介電層上，以三甲基硅甲烷、四甲基硅甲烷、O
文檔編號(hào)H01L21/768GK1437243SQ0210350
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者施足, 章勛明 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司