发明名称 改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程与结构
摘要 一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程与结构。此制程与结构包括利用原子层沉积法在金属层与蚀刻中止层间增加了一层金属氮化物作为覆盖层,藉以增加蚀刻中止层与金属层之黏着性,以提升可靠度。
申请公布号 TWI232523 申请公布日期 2005.05.11
申请号 TW093110081 申请日期 2004.04.12
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 林俊成;彭兆贤;眭晓林;梁孟松
分类号 H01L21/3205 主分类号 H01L21/3205
代理机构 代理人 洪澄文 台北市大安区信义路4段279号3楼;颜锦顺 台北市大安区信义路4段279号3楼
主权项 1.一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,至少包括:提供一基材,其中该基材上至少已形成有一第一介电层,且该第一介电层中至少包括一开口暴露出部分之该基材;形成一金属层填满该开口;平坦化该金属层;形成一覆盖层覆盖该金属层与该第一介电层;以及形成一第二介电层于该覆盖层上,其中该第二介电层系做为蚀刻中止层。2.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该覆盖层为具有绝缘特性之金属氮化物层。3.如申请专利范围第2项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钽。4.如申请专利范围第2项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钨。5.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中形成该覆盖层之步骤系使用原子层沉积法。6.如申请专利范围第5项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该原子层沉积法中氮与钽之比値为1.0至1.5。7.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该覆盖层之厚度为5埃至100埃。8.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中于提供该基材之步骤之后与形成该金属层之步骤之前,更至少包括形成一阻障层覆盖该开口中之该第一介电层以及暴露之该基材。9.如申请专利范围第8项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中形成该阻障层之步骤之后,更至少包括形成一晶种层覆盖在该阻障层上。10.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中形成该金属层之步骤系利用一电化学电镀法。11.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中平坦化该金属层之步骤系利用一化学机械研磨方式。12.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该开口系单金属镶嵌开口。13.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该开口系双重金属镶嵌开口。14.如申请专利范围第1项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该第二介电层之材质系选自于由氮化矽、氧化矽、碳化矽与碳氧化矽所组成之一族群。15.一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,至少包括:一基材,其中该基材上至少已具有一第一介电层,且该第一介电层中至少包括一开口暴露出部分之该基材;一金属层位于该开口中且填满该开口;一覆盖层覆盖该金属层与该第一介电层;以及一第二介电层位于该覆盖层上,其中该第二介电层系为蚀刻中止层。16.如申请专利范围第15项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该覆盖层之材质为具有绝缘特性之金属氮化物。17.如申请专利范围第16项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钽或氮化钨。18.如申请专利范围第15项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该覆盖层为原子层级之氮化钽或氮化钨层,厚度为5埃至100埃。19.如申请专利范围第15项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中更至少包括一阻障层位于该第一介电层和该金属层之间,且覆盖该开口中之该第一介电层以及暴露之该基材。20.如申请专利范围第19项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中更至少包括一晶种层位于该阻障层和该金属层之间。21.如申请专利范围第15项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该开口系单金属镶嵌开口或双重金属镶嵌开口。22.如申请专利范围第15项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该第二介电层之材质系选自于由氮化矽、氧化矽、碳化矽与碳氧化矽所组成之一族群。23.一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,至少包括:提供一基材,其中该基材上至少已形成有一介电层,且该介电层中至少包括一开口暴露出部分之该基材;于该开口中形成一金属导线;形成一原子层级之黏着层于该金属层与该第一介电层上;以及形成一第二介电层于该覆盖层上,其中该第二介电层系做为蚀刻中止层。24.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该黏着层为具有绝缘特性之金属氮化物层。25.如申请专利范围第24项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钽。26.如申请专利范围第24项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钨。27.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中形成该黏着层之步骤系使用原子层沉积法。28.如申请专利范围第27项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该原子层沉积法中氮与钽之比値为1.0至1.5。29.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该黏着层之厚度为5埃至100埃。30.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中形成该金属导线之步骤包括:形成一阻障层覆盖该开口中之该第一介电层以及暴露之该基材;形成一晶种层覆盖在该阻障层上;利用一电化学电镀法镀一层金属于该晶种层上;以及利用化学机械研磨方式平坦化该阻障层、该晶种层和该金属层。31.如申请专利范围第30项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该阻障层为利用一般物理气相沈积法形成之低阻値的氮化钽。32.如申请专利范围第30项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该金属层之材质为铜。33.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该开口系单金属镶嵌开口。34.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该开口系双重金属镶嵌开口。35.如申请专利范围第23项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程,其中该第二介电层之材质系选自于由氮化矽、氧化矽、碳化矽与碳氧化矽所组成之一族群。36.一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,至少包括:一基材,其中该基材上至少已具有一介电层,且该介电层中至少包括一开口暴露出部分之该基材;一金属导线,位于该开口中;一原子层级之黏着层,位于该金属导线和该介电层上;以及一蚀刻中止层位于该介电层上。37.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该黏着层为具有绝缘特性之金属氮化物层。38.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钽。39.如申请专利范围第38项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该氮与钽之比値为1.0至1.5。40.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该金属氮化物层之材质为高阻値之氮化钨。41.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该黏着层之厚度为5埃至100埃。42.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该金属导线之结构包括:一金属层,位于该开口中,且该黏着层位于该金属层和该蚀刻中止层之间;一阻障层,位于该开口和该金属层之间;以及一晶种层,位于该阻障层和该金属层之间。43.如申请专利范围第42项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该阻障层为低阻値的氮化钽。44.如申请专利范围第42项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该金属层之材质为铜。45.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该开口系单金属镶嵌开口。46.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该开口系双重金属镶嵌开口。47.如申请专利范围第36项所述之改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之结构,其中该蚀刻中止层之材质系选自于由氮化矽、氧化矽、碳化矽与碳氧化矽所组成之一族群。图式简单说明:第1图至第4图系绘示习知金属镶嵌制程之制程剖面图。第5图至第8图系绘示依照本发明一较佳实施例的一种改善蚀刻中止层与金属层间之黏着性之制程剖面图。第9图系绘示本发明与习知技术之黏着性测试比较结果。第10图系绘示本发明之一实施例之氮化钽厚度与电阻値之关系图。
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