发明名称 形成金属层间介电层之方法及半导体装置
摘要 本发明揭示一种形成金属层间介电(intermetal dielectric, IMD)层之方法。首先,在一基底上形成一第一介电层。接着,于一既定温度下,对第一介电层实施一第一电浆熟化(plasma curing)处理。之后,在第一介电层上形成一第二介电层。最后,于一相对高温下,对第二介电层实施一第二电浆熟化处理。另外,亦可藉由化学调整将第二介电层直接形成于第一介电层之上而不对第一介电层实施电浆熟化处理,之后再对第二介电层实施电浆熟化处理。
申请公布号 TWI232539 申请公布日期 2005.05.11
申请号 TW093113924 申请日期 2004.05.18
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 黎丽萍;卢永诚
分类号 H01L21/76 主分类号 H01L21/76
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 1.一种形成金属层间介电层之方法,包括下列步骤:提供一基底;在该基底上形成一第一介电层;于一第一温度下,对该第一介电层实施一第一电浆熟化处理;在该第一介电层上形成一第二介电层;以及于一第二温度下,对该第二介电层实施一第二电浆熟化处理,其中该第二温度高于该第一温度。2.如申请专利范围第1项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一温度在20℃到350℃的范围。3.如申请专利范围第1项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一及该第二介电层系一多孔性低介电材料层且介电常数为2.2。4.如申请专利范围第3项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围,且该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。5.如申请专利范围第3项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积以形成该第一及该第二介电层。6.如申请专利范围第1项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。7.如申请专利范围第1项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二温度在350℃以上。8.如申请专利范围第1项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。9.一种形成金属层间介电层之方法,包括下列步骤:提供一基底;在该基底上形成一第一介电层;在该第一介电层上形成一相对低介电常数之第二介电层;以及对该第二介电层实施一电浆熟化处理。10.如申请专利范围第9项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.5。11.如申请专利范围第10项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积形成该第一介电层。12.如申请专利范围第10项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围。13.如申请专利范围第9项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.2。14.如申请专利范围第13项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积形成该第二介电层。15.如申请专利范围第13项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。16.如申请专利范围第9项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该电浆熟化处理之温度在350℃到400℃的范围。17.如申请专利范围第9项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。18.一种形成金属层间介电层之方法,适用于双镶嵌制程,包括下列步骤:提供一基底;在该基底上形成一第一介电层;于一第一温度下,对该第一介电层实施一第一电浆熟化处理;在该第一介电层上形成一第二介电层;于一第二温度下,对该第二介电层实施一第二电浆熟化处理,其中该第二温度高于该第一温度;蚀刻该第二介电层,以在该第二介电层中形成一第一介层洞;蚀刻该第二介电层及该第一介层洞下方之该第一介电层,以同时在该第一介电层中形成一第二介层洞并在该第二介层洞上方形成一沟槽而构成一双镶嵌开口;以及在该双镶嵌开口内填入一金属层。19.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一温度在20℃到350℃的范围。20.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一及该第二介电层系一多孔性低介电材料层且介电常数为2.2。21.如申请专利范围第20项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围,且该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。22.如申请专利范围第20项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积以形成该第一及该第二介电层。23.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。24.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二温度在350℃以上。25.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。26.如申请专利范围第18项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该金属层系一铜金属层。27.一种形成金属层间介电层之方法,适用于双镶嵌制程,包括下列步骤:提供一基底;在该基底上形成一第一介电层;在该第一介电层上形成一相对低介电常数之第二介电层;对该第二介电层实施一电浆熟化处理;蚀刻该第二介电层,以在该第二介电层中形成一第一介层洞;蚀刻该第二介电层及该第一介层洞下方之该第一介电层,以同时在该第一介电层中形成一第二介层洞并在该第二介层洞上方形成一沟槽而构成一双镶嵌开口;以及在该双镶嵌开口内填入一金属层。28.如申请专利范围第27项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.5。29.如申请专利范围第28项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积形成该第一介电层。30.如申请专利范围第28项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围。31.如申请专利范围第27项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.2。32.如申请专利范围第31项所述之形成金属层间介电层之方法,其中藉由化学气相沉积形成该第二介电层。33.如申请专利范围第31项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。34.如申请专利范围第27项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该电浆熟化处理之温度在350℃到400℃的范围。35.如申请专利范围第27项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。36.如申请专利范围第27项所述之形成金属层间介电层之方法,其中该金属层系一铜金属层。37.一种半导体装置,包括:一基底;一金属层间介电层,设置于该基底上,其由一第一介电层及设置其上之一第二介电层所组成且具有至少一双镶嵌开口以露出该基底表面,其中该第一介电层系在一第一温度下经由一第一电浆熟化处理过而在邻近其表面处具有一致密层,且该第二介电层系在一第二温度下经由一第二电浆熟化处理过;以及一金属层,设置于该双镶嵌开口内以做为一内连线。38.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第一及该第二介电层系一多孔性低介电材料层且介电常数为2.2。39.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围,且该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。40.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第一温度在20℃到350℃的范围。41.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第一电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。42.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第二温度在350℃以上。43.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该第二电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。44.如申请专利范围第37项所述之半导体装置,其中该金属层系一铜金属层。45.一种半导体装置,包括:一基底;一金属层间介电层,设置于该基底上,其由一第一介电层及设置其上之一第二介电层所组成且具有至少一双镶嵌开口以露出该基底表面,其中该第二介电层之介电常数低于该第一介电层,且该第二介电层系经由一第二电浆熟化处理过;以及一金属层,设置于该双镶嵌开口内以做为一内连线。46.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该第一介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.5。47.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该第一介电层之厚度在1500到3000埃的范围。48.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该第二介电层系一多孔性低介电常数材料层且其介电常数为2.2。49.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该第二介电层之厚度在3000到4000埃的范围。50.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该电浆熟化处理之温度在350℃到400℃的范围。51.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该电浆熟化处理系以氢气作为反应气体。52.如申请专利范围第45项所述之半导体装置,其中该金属层系一铜金属层。图式简单说明:第1a到1g图系绘示出根据本发明第一实施例之形成双镶嵌结构之方法剖面示意图。第2a到2f图系绘示出根据本发明第二实施例之形成双镶嵌结构之方法剖面示意图。
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