发明名称 用于形成半导体装置之金属镶嵌互连之方法及金属镶嵌互连
摘要 一种形成镶嵌互连的方法。在半导体基板上形成绝缘层后,图案化与蚀刻该绝缘层,以形成一开口。在形成开口之生成结构的整个表面上形成障壁层。至少在形成障壁层之开口的侧壁与绝缘层之上表面,使用具有靶子与夹盘的离子化物理气体沈积(PVD)装置来形成种子层,其中在靶子上施加制造电浆的电源,并在夹盘上施加用来加速离子的射频(RF)偏压。当使用离子化物理气体沈积(PVD)过程来形成种子层时,控制电源与偏压,以重新溅射形成于开口底部的初始种子层。溅射的种子层重新沈积于开口的侧壁,而在侧壁上形成具有良好步阶披覆特性的种子层。视需要移除开口底部的障壁层,以减少接触电阻。
申请公布号 TW518718 申请公布日期 2003.01.21
申请号 TW090123212 申请日期 2001.09.20
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 崔承万;朴基澈;李铉德
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种形成镶嵌互连之方法,其包括:在半导体基板上形成绝缘层;图案化与蚀刻此一绝缘层以形成一开口,此一开口暴露出该半导体基板之预定区域;及形成种子层,此一种子层仅覆盖开口之侧壁与绝缘层之顶部表面,其中藉由在形成开口之生成结构的整个表面上沈积该种子层,以及重新溅射留在开口底部之种子层,来形成该种子层。2.根据申请专利范围第1项之方法,其中该种子层系使用离子化物理气体沈积(PVD)装置来形成的,此一装置具有靶子与夹盘,该靶子相应于施加制造电浆之电源的阴极,而该夹盘安置成于靶子相对,其相应于施加用来加速离子之射频(RF)偏压的阳极。3.根据申请专利范围第1项之方法,其中该种子层系由选自由铜、铝,与其混合所组成之群之一所制成的。4.根据申请专利范围第1项之方法,其中在形成该种子层后,此一方法进一步包括步骤:在该种子层上形成铜层以填充该开口;及平面地蚀刻该铜层与种子层到该绝缘层的顶部表面。5.根据申请专利范围第4项之方法,其中铜层系使用电镀技术来形成的。6.根据申请专利范围第1项之方法,其中在形成该种子层之前,此一方法进一步包括在形成开口之生成结构的整个表面上,形成障壁层。7.根据申请专利范围第6项之方法,其中当形成该种子层时,视需要移除开口底部之障壁层。8.根据申请专利范围第6项之方法,其中该障壁层系选自由Ti、TiN、W、WN、Ta,与TaN所组成之群之一所制成。9.根据申请专利范围第1项之方法,其中该开口包括小径孔与凹槽,其中小径孔暴露基板之预定区域。10.一种形成镶嵌互连之方法,其包括:在半导体基板上形成绝缘层;图案化与蚀刻此一绝缘层以形成一开口,此一开口暴露出该半导体基板之预定区域;及使用离子化物理气体沈积(PVD)过程,在形成开口之生成结构的整个表面上形成初始种子层;在第一个步骤中,溅射开口底部、将重新沈积于开口侧壁之初始种子层,使得余留在开口底部之初始种子层相对地较其侧壁上的初始种子层薄,及在第二个步骤中,于形成开口之生成结构的整个表面上,形成另外的种子层。11.根据申请专利范围第10项之方法,其中该离子化物理气体沈积(PVD)过程,系使用一种离子化物理气体沈积(PVD)装置来实施,此一装置具有靶子与夹盘,该靶子相应于施加制造电浆之电源的阴极,而该夹盘安置成于靶子相对,其相应于施加用来加速离子之射频(RF)偏压的阳极。12.根据申请专利范围第11项之方法,其中第二个步骤的电源比第一个步骤的电源高,而第二个步骤的射频(RF)偏压等于或低于第一个步骤的射频(RF)偏压。13.根据申请专利范围第12项之方法,其中溅射开口底部之初始种子层的步骤,系一直实施到暴露出其下面之初始种子层为止。14.根据申请专利范围第10项之方法,其中在形成该另外的种子层后,此一方法进一步包括步骤:在该另外的种子层上形成铜层以填充该开口;及平面地蚀刻该铜层与另外的种子层到该绝缘层的顶部表面。15.一种镶嵌互连结构,其包括:一半导体基板;一开口,此一开口穿越绝缘层以暴露出该半导体基板的预定区域;及形成于开口侧壁与底部之种子层,而开口侧壁之种子层相对地比其底部之种子层厚。16.根据申请专利范围第15项之镶嵌互连结构,进一步包括一铜层,此一铜层填充形成种子层之开口。17.根据申请专利范围第15项之镶嵌互连结构,进一步包括一障壁层,此一障壁层系形成于开口之侧壁与种子层之间。18.根据申请专利范围第17项之镶嵌互连结构,其中视需要移除开口底部之障壁层。19.根据申请专利范围第15项之镶嵌互连结构,其中该开口包括小径孔与凹槽,其中该小径孔暴露出半导体基板之预定区域。图式简单说明:图1显示传统离子化物理气体沈积(PVD)装置的概图,此一装置系使用平板状靶子;图2显示传统离子化物理气体沈积(PVD)装置的概图,此一装置系使用圆柱状靶子;图3显示种子层的剖面图,此一种子层系使用图1或图2之物理气体沈积(PVD)装置来形成的;图4A至图4F系解说形成镶嵌互连之方法的剖面图,此一方法系根据本发明之第一个具体实施例;图5A至图5C系解说形成镶嵌互连之方法的剖面图,此一方法系根据本发明之第二个具体实施例;图6A至图6C系解说形成镶嵌互连之方法的剖面图,此一方法系根据本发明之第三个具体实施例;图7A显示铜种子层之扫瞄式电子显微镜(SEM)照片,此一铜种子层系使用先前技艺之物理气体沈积(PVD)技术来形成的;图7B是图7A之一部份的放大图;图8A显示铜种子层之扫瞄式电子显微镜(SEM)照片,此一铜种子层系根据本发明之较佳具体实施例;及图8B是图8A之一部份的放大图。
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