| 主权项 |
1.一种在镶嵌制程中于基材上形成复合阻障层之 方法,至少包括: 注入一第一来源气体以电浆沉积一第一阻障层于 该基材上,其中该第一来源气体不会在电浆中形成 反应性矽离子(Si4+); 注入一第二来源气体以电浆沉积一第二阻障层于 该第一阻障层上,其中该第二来源气体会在电浆中 形成反应性矽离子(Si4+),该第一阻障层及该第二阻 障层形成一复合阻障层; 形成一介电层于该复合阻障层上; 形成具有复数个侧壁之一开口于该介电层中,其中 该开口穿过该复合阻障层; 形成一扩散阻障层于该开口之该些侧壁上;以及 形成一导电层于该扩散阻障层上。 2.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,更至少包括利用一化 学机械研磨(CMP)制程来平坦化该导电层。 3.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中注入该第一来源 气体以电浆沉积该第一阻障层之步骤与形成该介 电层之步骤系在一化学气相沉积反应室中进行,且 注入该第一来源气体以电浆沉积该第一阻障层之 步骤、注入该第二来源气体以电浆沉积该第二阻 障层之步骤与形成该介电层之步骤系在同一化学 气相沉积制程机台中进行。 4.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该第一阻障层系 一碳化矽层。 5.如申请专利范围第4项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该碳化矽层之厚 度介于100至150之间。 6.如申请专利范围第4项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中沉积该碳化矽层 时系利用一制程,该制程至少包括控制: 一三甲基矽烷或四甲基矽烷之流率介于每分钟300 标准立方公分至500标准立方公分(sccm); 一氦气之流率介于600sccm至1000sccm: 一射频电力介于300瓦(watts)至500瓦之间; 一反应室温度介于200℃至450℃之间;以及 一反应室压力介于10托耳(torrs)至12托耳之间。 7.如申请专利范围第4项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该碳化矽层系由 非晶矽碳化物(-SiC:H)所组成。 8.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该基材更至少包 括一铜层,且该铜层具有一暴露上表面,而该开口 形成于该铜层之上方。 9.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该第一阻障层系 一氮化矽层。 10.如申请专利范围第9项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该氮化矽层之厚 度介于300至500之间。 11.如申请专利范围第9项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中沉积该氮化矽层 时,系利用一制程,该制程至少包括控制: 一矽甲烷之流率介于60sccm至100sccm之间; 一氮气之流率介于3000sccm至5000sccm之间: 一氨之流率介于25sccm至45sccm之间: 一射频电力约介于350瓦至500瓦之间; 一反应室温度介于200℃至450℃之间;以及 一反应室压力介于2托耳至5托耳之间。 12.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该导电层系由铜 所组成。 13.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中将该开口穿过该 复合阻障层系利用一电浆蚀刻,该电浆蚀刻至少包 括控制: 一氮气流率介于40sccm至100sccm之间: 一氟甲烷流率介于50sccm至150sccm之间;以及 一反应室压力介于100mTorr至200mTorr之间。 14.如申请专利范围第1项所述之在镶嵌制程中于基 材上形成复合阻障层之方法,其中该第一来源气体 包括矽与碳。 15.一种在镶嵌制程中并入由上方之氮化矽层与下 方之碳化矽层所构成之复合阻障层的方法,至少包 括: (a)利用一电浆在一制程反应室中沉积一碳化矽层 于一基材上,其中该电浆至少包括不会在该电浆中 形成一反应性矽离子之一矽与碳来源气体; (b)在该制程反应室中电浆沉积一氮化矽层于该碳 化矽层上,以形成一复合阻障层; (c)形成一介电层于该复合阻障层上; (d)形成具有复数个侧壁之一开口于该介电层中,其 中该开口暴露出部分之该复合阻障层; (e)移除该开口所暴露之该复合阻障层的部分;以及 (f)形成一导电层来填充该开口。 16.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该基材更至少包括一铜层 ,且该开口暴露出部分之该铜层。 17.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,更至少包括于该步骤(e)与该步 骤(f)之间形成一扩散阻障层于该开口之该些侧壁 上,以及平坦化该导电层。 18.如申请专利范围第17项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该扩散阻障层之材质系选 自于由钽(Ta)、氮化钽(TaN) 、氮矽化钽(TaSiN)、钛( Ti)、氮化钛(TiN)、钨(W)、氮化钨(WN)及其组合所组 成之一族群。 19.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该制程反应室为一化学气 相沉积制程机台之一部分,且该介电层于该化学气 相沉积制程机台中之一反应室内进行沉积。 20.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该碳化矽层之厚度介于100 至150之间。 21.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中沉积该碳化矽层时系利用 一制程,该制程至少包括控制: 一三甲基矽烷或四甲基矽烷之流率介于300sccm至500 sccm; 一氦气之流率介于600sccm至1000sccm: 一射频电力介于300瓦至500瓦之间; 一反应室温度介于200℃至450℃之间;以及 一反应室压力介于10托耳至12托耳之间 22.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该氮化矽层之厚度介于300 至500之间。 23.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中沉积该氮化矽层时,系利 用一制程,该制程至少包括控制: 一矽甲烷之流率介于64sccm至100sccm之间; 一氮气之流率介于3000sccm至5000sccm之间; 一氨之流率介于25sccm至45sccm之间; 一射频电力约介于350瓦至500瓦之间; 一反应室温度介于200℃至450℃之间;以及 一反应室压力介于2托耳至5托耳之间。 24.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该介电层系由一低介电常 数介电材料所组成,且该低介电常数介电材料为氟 矽玻璃(FSG)、掺杂碳之二氧化矽或倍半氧矽烷高 分子聚合物(silsesquioxane polymer)而该介电层之厚度 介于4000至10000之间。 25.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,更至少包括在形成该开口于该 介电层中之前,先形成一覆盖层于该介电层上。 26.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中移除该开口所暴露之该复 合阻障层的部分系利用一电浆蚀刻,该电浆蚀刻至 少包括控制: 一氮气流率介于40sccm至l00sccm之间: 一氟甲烷流率介于50sccm至150sccm之间;以及 一反应室压力介于100mTorr至200mTorr之间。 27.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该导电层为铜。 28.如申请专利范围第15项所述之在镶嵌制程中并 入由上方之氮化矽层与下方之碳化矽层所构成之 复合阻障层的方法,其中该碳化矽层系由非晶矽碳 化物(-SiC:H)所组成。 29.一种镶嵌结构,该镶嵌结构至少括: (a)一基材上; (b)一复合阻障层形成于该基材上,其中该复合阻障 层系由位于上方之一氮化矽层以及位于下方之一 碳化矽层所构成; (c)一介电层于上方之该氮化矽层上; (d)具有复数个侧壁之一开口形成于该介电层中,其 中该开口穿过该复合阻障层; (e)一共形扩散阻障层形成于该开口之该些侧壁上; 以及 (f)一平坦化导电层形成于该共形扩散阻障层上并 填充该开口,其中该平坦化导电层与该介电层之上 表面实质共平面。 30.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 基材至少包括一铜层,且该开口暴露出部分之该铜 层。 31.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 碳化矽层之厚度介于100至150之间。 32.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 碳化矽层系由非晶矽碳化物(-SiC:H)所组成。 33.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 氮化矽层之厚度介于300至500之间。 34.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 介电层系由氟矽玻璃(FSG)、掺杂碳之二氧化矽或 倍半氧矽烷高分子聚合物(silsesquioxane polymer)所构 成,且该介电层之厚度介于4000至10000之间。 35.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 开口至少包括一接触洞、一介层窗、一沟渠、或 一沟渠形成于一介层窗之上方。 36.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 扩散阻障层之材质系选自于由钽、氮化钽、钛、 氮化钛、氮矽化钽、钨、氮化钨及其组合所组成 之一族群。 37.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,其中该 导电层系由铜所构成。 38.如申请专利范围第29项所述之镶嵌结构,更至少 包括一覆盖层形成于该介电层上,其中该覆盖层与 该导电层之上表面共平面。 39.如申请专利范围第38项所述之镶嵌结构,其中该 覆盖层系由氮化矽、碳化矽或氮氧化矽所组成。 40.一种双重金属镶嵌结构,该双重金属镶嵌结构包 括一复合阻障层,且该双重金属镶嵌结构至少包括 : (a)一基材上; (b)该复合阻障层形成于该基材上,其中该复合阻障 层系由位于上方之一氮化矽层以及位于下方之一 碳化矽层所构成; (c)一介电层于该复合阻障层上; (d)具有复数个侧壁之一开口位于该介电层中,其中 该开口穿过该复合阻障层; (e)一共形扩散阻障层位于该开口之该些侧壁上;以 及 (f)一平坦化导电层位于该共形扩散阻障层上。 41.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该基材至少包括一铜层,且该开口暴露出 部分之该铜层。 42.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该碳化矽层之厚度介于100至150之间。 43.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该碳化矽层系由非晶矽碳化物(-SiC:H)所 组成。 44.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该氮化矽层之厚度介于300至500之间。 45.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该介电层系由氟矽玻璃(FSG)、掺杂碳之二 氧化矽或倍半氧矽烷高分子聚合物(silsesquioxane polymer)所构成,且该介电层之厚度介于4000至10000 之间。 46.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该扩散阻障层之材质系选自于由钽、氮化 钽、钛、氮化钛、氮矽化钽、钨、氮化钨及其组 合所组成之一族群。 47.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该导电层系由铜所构成,且该导电层与该 开口之上端共平面。 48.如申请专利范围第40项所述之双重金属镶嵌结 构,更至少包括一覆盖层形成于该介电层上,其中 该覆盖层与该导电层之上表面共平面。 49.如申请专利范围第48项所述之双重金属镶嵌结 构,其中该覆盖层系由氮化矽、碳化矽或氮氧化矽 所组成。 图式简单说明: 第1图系绘示本发明之复合阻障层的剖面图,其中 此复合阻障层形成于基材上,而基材包括介电层与 第一金属层。 第2图至第5图系绘示在双重金属镶嵌制程中并入 本发明之复合阻障层,而在第一金属层上形成第二 金属层的制程剖面图。 第6图系绘示施加氧气/二氧化碳电浆于阻障层上, 以测定阻障层在防止下方之铜层氧化上之效力测 试的剖面图。 第7图至第8图系绘示与传统之氮化矽阻障层相较 之下,包含本发明之复合阻障层的元件,具有较低 漏电流的曲线图。 第9图系绘示具有本发明之复合阻障层之单镶嵌结 构的剖面图。 |
