发明名称 供金属镶嵌导体制造之支柱
摘要 一种半导体装置及其制造方法,其利用镶嵌的支柱来防止镶嵌导体(尤指大型导体)受到伤害(如碟形下凹、污染、过度蚀刻)。例如,可在一绝缘层内形成一槽道,使在该槽道内之一或多个绝缘的支柱得以在蚀刻槽道期间保持完整无损。一导体膜沉积在该绝缘层上,其最好大部由低阻抗性、较软材料(如铝、铜或铝与铜合金)等构成。然后利用化学机械研磨来除去该绝缘层之无槽道的区域上方的导体膜部份以便形成嵌入的导体。由于宽的导体或垫较窄导体于研磨期间会受到更多的损伤,因此,可在宽导体内使用支柱以控制此等导体所受之研磨损伤。
申请公布号 TW299472 申请公布日期 1997.03.01
申请号 TW085101549 申请日期 1996.02.08
申请人 德州仪器公司 发明人 杰马伊
分类号 H01L21/3205 主分类号 H01L21/3205
代理机构 代理人 蔡中曾 台北巿敦化南路一段二四五号八楼
主权项 1. 一种形成具有镶嵌的导体的半导体装置的方法,其中该半导体装置有沉积在基质上的绝缘层,该绝缘层有实质平坦的顶表面,该方法包括:(a) 除去该半导体装置上之预定区域上的该绝缘层的至少一部份顶部,以便在该顶表面形成邻接的槽道;(b) 在该槽道内形成至少一支柱,该支柱的顶表面与该绝缘层的顶表面实质上共平面;(c) 沉积一导体膜在该绝缘层上;及(d) 研磨该半导体装置,使该导体膜的顶表面与该绝缘层的顶表面实质上共平面,以便在该槽道内产生该镶嵌的导体;藉此,在该研磨步骤期间,该支柱可作为一阻挡物以防止损伤该镶嵌的导体。2. 如申请专利范围第1项之方法,其中该绝缘层包含二或更多的次层,该等次层中,其相邻接者之组份不相同。3. 如申请专利范围第2项之方法,其中该次层之构成材料系选自由二氧化矽、氮化矽及其组合形成之群组。4. 如申请专利范围第2项之方法,其中至少该槽道的一部份系藉由在该预定区域蚀刻该次层的最顶部予以形成。5. 如申请专利范围第4项之方法,其中该蚀刻步骤亦在该绝缘层内形成通孔。6. 如申请专利范围第1项之方法,其中该支柱与该绝缘层系一整体,且步骤(a)与(b)系同时进行。7. 如申请专利范围第1项之方法,其中该形成至少一支柱之步骤包括沉积一支柱膜在该绝缘层与该槽道上,及图案化并蚀刻该支柱膜之步骤,以便在该槽道内形成该支柱。8. 如申请专利范围第1项之方法,其中该导体膜包括2或更多次层,该等次层中,相邻接的次层之组份不同。9. 如申请专利范围第8项之方法,其中该次层的构成材料系选自由钛、氮化钛、钨化钛、钨、铝、铜、钯及其组合所形成之群组。10. 如申请专利范围第8项之方法,其中至少该等次层中之一系经顺应性地沉积。11. 如申请专利范围第8项之方法,其中该等次层之最顶部的构成材料至少90%系选自由铝、铜及其组合所形成之群组。12. 如申请专利范围第1项之方法,其中该研磨步骤使用化学机械的研磨,其利用兼含研磨剂与化学反应组份之浆液。13. 一种形成具有镶嵌互连层的半导体装置的方法,该半导体装置有沉积在基质上的第一绝缘层,该第一绝缘层有实质平坦的顶表面,该方法包括:(a) 依预定的图案除去该第一绝缘层的至少一部份顶部的一些区段,以便在该顶表面形成多数非邻接的槽道,至少该等槽道之一包括一组相邻接的槽道区段,这些槽道区段包围至少一个实质延伸到该顶表面之高度之支柱;(b) 沉积一导体膜在该第一绝缘层上;及(d) 化学机械地研磨该半导体装置,其方式系选择性除去该导体膜且其研磨率较除去该第一绝缘层之研磨率快,直至该导体膜的顶表面与该第一绝缘层的顶表面实质上共平面,以便在该槽道内产生多数镶嵌的导体;藉此,在该研磨步骤期间,该支柱可作为一阻挡物以防止损伤与该支柱相邻接且在该支柱的高度以下的该镶嵌导体之一部份。14. 如申请专利范围第13项之方法,另包括沉第二绝缘层在该第一绝缘层与该镶嵌导体之上。15. 如申请专利范围第14项之方法,另包括形成一金属化层,该金属化层经过该第二绝缘层而电连接到该镶嵌互连层。16. 如申请专利范围第15项之方法,其中该形成一金属化层步骤利用镶嵌制程。17. 一种半导体装置之镶嵌的金属化结构,该结构包括(a) 形成在一基质上之第一绝缘层,该绝缘层有一实质平坦的顶表面,其内有多数槽道;及(b) 镶嵌在该槽道内之导体,使得该导体的上表面与该绝缘层的顶表面实质上共平面,至少该导体之一包括一组邻接的导体区段,这些区段包围至少一个实质延伸到该顶表面之高度之支柱。18. 如申请专利范围第17项之结构,其中该支柱由一绝缘材料所形成。19. 如申请专利范围第17项之结构,另包括一位在该第一绝缘层与该导体上之第二绝缘层。20. 如申请专利范围第19项之结构,另包括一金属化层,其经过该第二绝缘层而电连接到该镶嵌的金属化结构。21. 一种在半导体装置上形成一镶嵌的导体的方法,该半导体装置有一沉积在基质上的绝缘层,该绝缘层有实质平坦的顶表面,该方法包括:(a) 在该绝缘层内形成邻接的槽道,且在该槽道内形成至少一支柱;(b) 沉积一导体膜在绝缘层上;及(c) 研磨该半导体装置,使该导体膜的顶表面与该绝缘层的顶表面实质上共平面,以便在该槽道内产生该镶嵌的导体;藉此,在该研磨步骤期间,该支柱可作为一阻挡物以防止损伤该镶嵌的导体。22. 如申请专利范围第21项之方法,其中该支柱由与该绝缘层的材料相同者所制成。23. 如申请专利范围第21项之方法,其中该支柱由与该绝缘层的形成材料不相同者所制成。24. 如申请专利范围第23项之方法,其中该支柱由一绝缘材料制成。25. 如申请专利范围第23项之方法,其中该支柱由一导体材料制成。图示简单说明:图1A-1B及2A-2B显示一般金属镶嵌法之数个步骤;图3及4至6分别系一顶面图,及沿图3之线4-4之断面图,显示依据本发明制作之镶嵌互连层之形成步骤;图7至11显示可使用于本发明之含有绝缘支柱之嵌入的导体之不同实施例的平面图;图12及13分别系一平面图及一沿线13-13之断面图,显示本发明之二导体层;及图14A至14B显示自一沉积在槽道内之支柱构成材料来形成
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