專(zhuān)利名稱(chēng)：在半導(dǎo)體器件中形成金屬線(xiàn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及一種在單鑲 嵌工藝(single damascene process )中用于開(kāi)j成金屬線(xiàn)的方法以及4吏 用該方法形成的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
由于在蝕刻工藝中存在^艮多的困難，可以4吏用鑲嵌工藝形成用 于提高半導(dǎo)體器件操作速度的銅線(xiàn)。鑲嵌工藝可以是雙重鑲嵌工藝 (dual damascene process )和單銀嵌工藝。
在雙重鑲嵌工藝中，同時(shí)形成通道插塞(viaplug)和銅線(xiàn)?？?以以多層的形式來(lái)層壓蝕刻阻止膜(eching stopper film )和層間絕 緣膜。蝕刻這些膜以形成通道孔(viahole)和溝槽。在包括通道孔 和溝槽的整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂部的上方形成擴(kuò)散阻擋膜和籽晶層(seed layer )。通過(guò)電鍍4支術(shù)在其上;;冗積4同層以i真充溝才曹和通道3L。通過(guò) CMP工藝平坦4匕銅層來(lái)完成銅線(xiàn)。然而，當(dāng)形成接觸孔時(shí)，銅的沉積可能引起對(duì)由于銅原子的擴(kuò) 散污染下部晶體管的擔(dān)憂(yōu)。因此，最近已經(jīng)使用了單鑲嵌工藝。在 單4裏嵌工藝中，在4妄觸孔中沉積鵠而銅線(xiàn)^又在其頂部上方形成。
圖l是用于通過(guò)相關(guān)的單鑲嵌工藝在半導(dǎo)體器件中形成銅線(xiàn)的
工藝的片黃截面圖。如

圖1所示，在形成第一層間絕^彖膜101和鎢接 觸4翁塞102的半導(dǎo)體坤于底100上方沉*積第二層間絕纟彖月莫103。然后， 形成溝槽圖樣并蝕刻溝槽。在其上沉積銅阻擋金屬膜104和銅105。
在形成用于鎢接觸插塞102的接觸孔的過(guò)程中，大量地使用氟。 大量的碳也被用于實(shí)現(xiàn)光刻膠圖樣合適的選擇比(selection ratio )， 其中光刻膠圖樣被形成用來(lái)蝕刻第一層間絕緣膜101。也就是，在 第一層間絕緣膜101的頂部上方形成光刻膠圖樣之后，使用氟氣作 為主蝕刻劑形成接觸孔，大量的碳被用于光刻膠圖樣合適的選擇比 以蝕刻第 一層間絕纟彖力莫101 。
其次，在4妄觸孔中沉積金屬鵠以形成鴒4妻觸插塞102。由于用 來(lái)形成4妄觸孔的相關(guān)方法4吏用了大量的氟和石友，所以在鎢4妄觸插塞 與沉積于溝槽中的銅4妄觸的地方可能存在縫隙或空隙。如果這種縫 或空隙的尺寸太大，可能將多余的氟導(dǎo)入鴒乂人而以WF6的形式蝕刻 鵠。由于這種對(duì)鎢的蝕刻，在鎢接觸插塞中的縫隙可能變的更大， 而在形成鵠接觸插塞之后銅也可能被氟污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及一種在單 鑲嵌工藝中用于形成金屬線(xiàn)的方法以及使用該方法形成的半導(dǎo)體 器件。本發(fā)明的實(shí)施例涉及在形成鎢接觸插塞之后通過(guò)去除碳和氟 殘余物來(lái)防止《烏4姿觸4牛(contact)凈皮氟々蟲(chóng)刻。
6本發(fā)明實(shí)施例涉及用于在半導(dǎo)體器件中形成金屬線(xiàn)的方法，該
方法包括圖樣化(patterning)半導(dǎo)體襯底上方的一部分第一層間 絕緣膜以在其中形成接觸孔，在接觸孔中沉積第 一金屬以形成金屬 接觸插塞，在形成金屬接觸插塞的半導(dǎo)體村底上方形成第二層間絕 緣膜，蝕刻第二層間絕緣膜以形成溝槽，在溝槽形成之后去除在金 屬接觸插塞的形成過(guò)程中殘留的氣體，以及在溝槽中沉積第二金屬 以形成連接至金屬接觸插塞的金屬膜。
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括形成在 半導(dǎo)體襯底上方并且在其中具有圖樣化的接觸孔的第 一層間絕緣 膜。在接觸孔中形成第一金屬的金屬接觸插塞。第二層間絕緣膜在 半導(dǎo)體襯底的上方具有溝槽，該半導(dǎo)體襯底具有形成于其上的金屬 接觸插塞。第二金屬的金屬膜形成在被蝕刻的溝槽中并連接至金屬 4妄觸插塞。
附圖^兌明
圖l是示出了用于形成金屬線(xiàn)的相關(guān)工藝的橫截面圖。
實(shí)例圖2A至2F是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體器件中形成金屬 線(xiàn)的過(guò)程的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例涉及一種用于形成可以防止接觸插塞被殘留氣 體蝕刻的金屬線(xiàn)的方法?？梢詫?shí)施清洗工藝(cleaning process)以 去除氣體，例如，在單鑲嵌工藝中形成接觸插塞和溝槽之后殘留的 氟和碳。實(shí)例圖2A到2F是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在半導(dǎo)體器件中形成金屬 線(xiàn)的過(guò)程的橫截面圖。如實(shí)例圖2A所示，可以在半導(dǎo)體襯底200 的上方形成第一層間絕纟彖力莫202?？梢栽诘谝粚娱g絕纟彖膜202上方 形成用于限定接觸孔的光刻膠圖樣?？梢酝ㄟ^(guò)使用光刻膠圖樣作為 蝕刻掩模蝕刻第一層間絕緣膜202來(lái)形成接觸孔C?？梢酝ㄟ^(guò)剝離 工藝(stripping process)去除光刻膠圖樣。此時(shí)，在用于形成接觸 孔的蝕刻工藝中可以4吏用氟氣。大量的-友氣可以用于第一層間絕續(xù)^ 膜202和光刻膠圖樣之間的充分的蝕刻選擇比。
其次，如實(shí)例圖2B所示，可以通過(guò)在4妄觸孔C中沉積例如鎢 的第一金屬材料來(lái)形成接觸插塞204。在形成接觸插塞204之后剩 余了部分用于形成接觸孔C的氟氣和碳?xì)狻?br> 其后，如實(shí)例圖2C所示，可以在形成"l妄觸插塞204的半導(dǎo)體 襯底200上方形成第二層間絕緣膜206 。可以在第二層間絕緣膜206 的頂部上方涂覆光刻膠。可以通過(guò)光刻工藝形成用于溝槽的光刻膠 圖樣208。
如實(shí)例圖2D所示，可以通過(guò)使用光刻膠圖樣208作為蝕刻掩 模蝕刻第二層間絕緣膜206來(lái)形成溝槽T 。可以通過(guò)剝離工藝去除 用于溝槽的光刻膠圖樣208。
然后，如實(shí)例圖2E所示，在形成4妄觸" L之后，可以通過(guò)在形 成溝槽T的半導(dǎo)體襯底200上實(shí)施清洗工藝來(lái)去除殘留的氣體，即， 碳?xì)夂头鷼??？梢酝ㄟ^(guò)以大約140sccm到150sccm使用02氣和以 大約200 sccm到240 sccm <吏用Ar氣長(zhǎng)達(dá)大約20秒到30秒在比如 大約30 mTorr到40 mTorr的氣壓下，使用大約800W到1400W的 電源(power source )，優(yōu)選為大約1100W的電源，以及大約180W 到220W的偏置功率(bias power)來(lái)實(shí)施該清洗工藝，乂人而去除殘留的氣體。也就是，在殘留的氣體中，碳?xì)饪梢酝ㄟ^(guò)使用o2氣被
去除，而氟氣可以通過(guò)^f吏用Ar氣^皮去除。
其次，如實(shí)例圖2F所示,可以在溝槽T上方形成阻擋金屬膜 210，比如銅阻擋金屬膜。可以通過(guò)沉積第二金屬材并牛，例如銅， 來(lái)形成連接至接觸插塞204的金屬線(xiàn)212。可以使用化學(xué)機(jī)械拋光 工藝來(lái)暴露第二層間絕緣膜206的頂部。
盡管本發(fā)明實(shí)施例已經(jīng)通過(guò)實(shí)例的方式描述，在該實(shí)例中，殘 留的氣體可以通過(guò)使用氧氣和氬氣來(lái)去除，但是只有氬氣可以用來(lái) 僅去除氟，這對(duì)于接觸插塞中縫隙的尺寸具有最大的效果。根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例，在溝槽形成之后，通過(guò)去除殘留的氣體，碳和氟，防 止接觸插塞的鴒和氟相互耦合來(lái)避免對(duì)接觸插塞的蝕刻是可能的。 本發(fā)明實(shí)施例可以通過(guò)避免形成在接觸插塞中的縫隙尺寸的增大 來(lái)提高半導(dǎo)體器件的可靠性。另外，本發(fā)明實(shí)施例可以通過(guò)去除殘 留的氣體，碳，來(lái)防止對(duì)將在溝槽中形成的銅的污染。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，在不背離本發(fā)明的 4青神或范圍的情況下可以對(duì)所4皮露的本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)4亍各種》務(wù)改 和變更。因此，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求和等同物的范圍 內(nèi)的對(duì)所披露的本發(fā)明實(shí)施例的任何修改和變更。
權(quán)利要求
1. 一種方法，包括圖樣化半導(dǎo)體襯底上方的一部分第一層間絕緣膜以在所述第一層間絕緣膜中形成接觸孔；在所述接觸孔中沉積第一金屬以形成金屬接觸插塞；在形成所述金屬接觸插塞的所述半導(dǎo)體襯底上方形成第二層間絕緣膜；蝕刻所述第二層間絕緣膜以形成溝槽；在所述溝槽形成之后去除在所述金屬接觸插塞的形成過(guò)程中殘留的氣體；以及在所述溝槽中沉積第二金屬以形成連接至所述金屬接觸插塞的金屬膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，去除所述殘留的氣體包括 在其上形成有所述溝槽的所述半導(dǎo)體襯底上的清洗工藝。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用氬氣去除所述殘留的 氣體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 殘留的氣體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中，使用氧氣和氬氣去除所述其中，所述第一金屬是鎢。 其中，所述第二金屬是銅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在大約30 mTorr到40 mTorr的氣壓下實(shí)施所述清洗工藝。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用大約800W到1400W 的電源實(shí)施所述清洗工藝。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，使用大約180W到220W 的偏置功率實(shí)施所述清洗工藝。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，以大約200 sccm到240 sccm提供所述Ar氣。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述Ar氣^皮提供大約 20秒到30秒。
12. 才艮據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，以大約140 sccm到150 sccm提供所述02氣。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述02氣4皮提供大約 20秒到30秒。
14. 才艮據(jù)^又利要求2所述的方法，其中，以大約140 sccm到150 sccm 4吏用02氣和以大約200 sccm到240 sccm 4吏用Ar氣長(zhǎng)達(dá) 大約20秒到30秒在大約30 mTorr到40 mTorr下，4吏用大約 800W到1400W的電源，以及大約180W到220W的偏置功率 來(lái)實(shí)施所述清洗工藝，從而去除所述殘留的氣體。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述溝槽中沉積第二金 屬以形成連接至所述金屬接觸插塞的金屬膜之后，使用化學(xué)機(jī) 械拋光工藝平坦化所述第二金屬膜。
16. 才艮據(jù)4又利要求15所述的方法，其中，所述第一金屬和第二金 屬一起形成金屬線(xiàn)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述化學(xué)機(jī)械拋光工藝 使所述第二層間絕緣膜的頂部暴露。
18. —種裝置，包括第一層間絕緣膜，形成在半導(dǎo)體襯底上方并且在所述第 一層間絕緣膜中具有圖樣化的接觸孔；第一金屬的金屬接觸插塞，形成在所述接觸孔中；第二層間絕緣膜，在所述半導(dǎo)體襯底上方具有溝槽，所述 半導(dǎo)體襯底具有形成于其上的所述金屬接觸插塞；以及第二金屬的金屬膜，形成在所述被蝕刻的溝槽中并連接至 所述金屬接觸插塞。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述第一金屬是鎢。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述第二金屬是銅。
全文摘要
一種用于在半導(dǎo)體器件中形成金屬線(xiàn)的方法，該方法包括圖樣化半導(dǎo)體襯底上方的一部分第一層間絕緣膜以在其中形成接觸孔，在接觸孔中沉積第一金屬以形成金屬接觸插塞，在形成金屬接觸插塞的半導(dǎo)體襯底上方形成第二層間絕緣膜，蝕刻第二層間絕緣膜以形成溝槽，在溝槽形成之后去除在金屬接觸插塞的形成過(guò)程中殘留的氣體，以及在溝槽中沉積第二金屬以形成連接至金屬接觸插塞的金屬膜。因此，在溝槽形成后，通過(guò)去除諸如碳和氟的殘留氣體來(lái)避免接觸插塞的蝕刻是可能的。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101471287SQ20081021567
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者鄭星熙 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司