发明名称 双镶嵌制程
摘要 本发明揭示一种双镶嵌制程。其中上述双镶嵌制程系在具有一复合介电层的一基底上;先将一贯穿孔图形形成于上述复合介电层的表面,再于上述复合介电层的表面形成一沟槽图形;并将上述贯穿孔图形移至上述复合介电层的底部;从而在上述复合介电层上形成一双镶嵌结构-包含暴露上述基底的一贯穿孔,与暴露上述贯穿孔的沟槽;最后可以将一金属层填入上述双镶嵌结构内,而形成一超厚金属(ultra thick metal)结构。
申请公布号 TWI240334 申请公布日期 2005.09.21
申请号 TW093109207 申请日期 2004.04.02
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 王松雄
分类号 H01L21/328 主分类号 H01L21/328
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 1.一种双镶嵌制程,包含下列步骤:提供一基底;依序于该基底上形成一第一蚀刻停止层、一第一介电层、一第二蚀刻停止层、一第二介电层、与一第一光阻层,其中该第一光阻层具有一第一图形,暴露该第二介电层;以该第一光阻层为罩幕,将该第一图形转移至该第二介电层,其中,转移至该第二介电层的该第一图形未暴露该第二蚀刻停止层;剥除该第一光阻层,并形成一第二光阻层于该第二介电层上,其中该第二光阻层具有一第二图形,暴露该第二介电层上的该第一图形;以及以该第二光阻层为罩幕,将该第二图形转移至该第二介电层,并同时将该第一图形转移至该第二蚀刻停止层与该第一介电层,而形成一双镶嵌结构,具有一贯穿孔与一沟槽,其中该贯穿孔贯穿该第一介电层与该第二蚀刻停止层并暴露部分该第一蚀刻停止层,该沟槽贯穿该第二介电层,并暴露该贯穿孔与部分该第二蚀刻停止层。2.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第一蚀刻停止层包含SiN。3.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第一介电层的厚度为1,000-20,000。4.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第一介电层包含掺氟的二氧化矽(fluorinated silicateglass;FSG)。5.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第二蚀刻停止层的厚度为500-5,000。6.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第二蚀刻停止层包含SiN。7.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第二介电层的厚度为20,000-60,000。8.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该第二介电层包含FSG。9.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中将该第一图形转移至该第二介电层时,该第一图形深入该第二介电层的深度为该第二介电层厚度的50%-65%。10.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,更包含:剥除该第二光阻层;除去该沟槽所暴露的该第二蚀刻停止层、与该贯穿孔所暴露的该第一蚀刻停止层;以及于该双镶嵌结构内,填入一金属层。11.如申请专利范围第10项所述之双镶嵌制程,其中于该双镶嵌结构内填入该金属层的步骤,更包含:顺应性地于该第二介电层与该双镶嵌结构的表面上形成一阻障层;毯覆性地于该阻障层上形成该金属层,填满该双镶嵌结构;以及移除多余的该金属层与该阻障层,而在该双镶嵌结构内,留下该金属层与该阻障层。12.如申请专利范围第11项所述之双镶嵌制程,其中该阻障层为TaN、WN、或TiN。13.如申请专利范围第11项所述之双镶嵌制程,其中该阻障层为TaN。14.如申请专利范围第1项所述之双镶嵌制程,其中该金属层包括铜或铜合金。15.一种双镶嵌制程,适用于形成一超厚金属(ultrathick metal)结构,包含下列步骤:提供一基底;依序于该基底上形成一第一蚀刻停止层、一第一介电层、厚度为500-5,000的一第二蚀刻停止层、厚度为20,000-60,000的一第二介电层、一第三介电层、与一第一图形化光阻层,其中该第一图形化光阻层具有一第一开口,暴露该第三介电层;以该第一图形化光阻层为罩幕,蚀刻该第三介电层与该第二介电层,形成一贯穿孔(via)轮廓,其中该贯穿孔轮廓的深度不及于该第二蚀刻停止层;剥除该第一图形化光阻层;形成一第二图形化光阻层于该第三介电层上,其中该第二图形化光阻层具有一第二开口,暴露该第三介电层与该贯穿孔轮廓;以该第二图形化光阻层为罩幕,蚀刻该第三介电层、该第二介电层、该第二蚀刻停止层、与该第一介电层,而形成一贯穿孔与一沟槽,其中该贯穿孔系由该贯穿孔轮廓移至该第一介电层所形成,且该贯穿孔贯穿该第一介电层与该第二蚀刻停止层并暴露部分该第一蚀刻停止层,该沟槽贯穿该第二介电层与该第三介电层,并暴露该贯穿孔与部分该第二蚀刻停止层;剥除该第二图形化光阻层;除去该第三介电层、该超厚金属空间所暴露的该第二蚀刻停止层、与该贯穿孔所暴露的该第一蚀刻停止层;以及于该贯穿孔与该超厚金属空间内,填入一金属层,形成该超厚金属结构。16.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第一蚀刻停止层包含SiN。17.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第一介电层的厚度为1,000-20,000。18.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第一介电层包含掺氟的二氧化矽(fluorinatedsilicate glass;FSG)。19.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第二蚀刻停止层包含SiN。20.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第二介电层包含FSG。21.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该第三介电层包含SiON。22.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该贯穿孔轮廓的深度为该第二介电层厚度的50%-65%。23.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中以该第二图形化光阻层为罩幕的蚀刻步骤,更包含:蚀刻该第三介电层与该第二介电层,形成一沟槽轮廓暴露该贯穿孔轮廓,并使该贯穿孔轮廓蚀穿该第二介电层,而暴露部分该第二蚀刻停止层;蚀穿该贯穿孔轮廓所暴露的该第二蚀刻停止层;沿着该贯穿孔轮廓,蚀穿该第一介电层,形成该贯穿孔;以及沿着该沟槽轮廓,蚀穿该第二介电层,形成该沟槽。24.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中于该贯穿孔与该超厚金属空间内填入该金属层的步骤,更包含:顺应性地于该第二介电层、该超厚金属空间、与该贯穿孔的表面上,形成一阻障层;毯覆性地于该阻障层上形成该金属层,填满该贯穿孔与该超厚金属空间;以及移除多余的该金属层与该阻障层,而在该贯穿孔与该超厚金属空间内,留下该金属层与该阻障层。25.如申请专利范围第24项所述之双镶嵌制程,其中该阻障层为TaN、WN、或TiN。26.如申请专利范围第24项所述之双镶嵌制程,其中该阻障层为TaN。27.如申请专利范围第15项所述之双镶嵌制程,其中该金属层包括铜或铜合金。图式简单说明:第1A-1C图为一系列之剖面图,系显示使用一传统的双镶嵌制程来形成超厚金属的镶嵌结构之流程。第2A-2N图为一系列之剖面图,系显示传统上以两次单镶嵌制程,来形成一超厚金属结构的流程。第3A-3J图为一系列之剖面图,系显示本发明较佳实施例之双镶嵌制程之流程。
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