发明名称 结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法及其结构
摘要 一种结合双重金属镶嵌(Dual Damascene)制程之电容器制造方法及其结构,其系在双重金属镶嵌之制程中,运用原来用以定义双重金属镶嵌之沟渠的光罩,同时制作双重金属镶嵌结构与电容器。其中,此电容系利用双重金属镶嵌制程之蚀刻终止层(Etching Stop Layer)来当作电容器之介电层。
申请公布号 TW582084 申请公布日期 2004.04.01
申请号 TW091122906 申请日期 2002.10.03
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 林全昌;廖传钦
分类号 H01L21/70 主分类号 H01L21/70
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种结合双重金属镶嵌(Dual Damascene)制程之电容器制造方法,至少包括:提供一基材,其中该基材至少包括一第一金属层位于该基材之一部分上以及一第二金属层位于该基材之另一部分上;形成一蚀刻终止层(Etching Stop Layer)覆盖在该基材、该第一金属层、以及该第二金属层上;形成一介电层覆盖在该蚀刻终止层上;形成一介层窗与一开口位于该介电层中,其中该介层窗暴露出该第一金属层上的部分之该蚀刻终止层,且该开口暴露出该第二金属层上的另一部分之该蚀刻终止层;形成一沟渠位于该介层窗上之该介电层中;去除该介层窗所暴露之该蚀刻终止层,而暴露出部分之该第一金属层;以及形成一第三金属层位于所暴露之该第一金属层上的该沟渠与该介层窗中以及一第四金属层位于该蚀刻终止层上之该开口中,其中该第四金属层、该开口所暴露之该蚀刻终止层、与该第二金属层构成一电容器。2.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层之材质为介电材料。3.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层之材质为高介电常数之介电材料。4.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层之材质为氮化矽(Silicon Nitride)。5.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层之材质为碳化矽。6.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该沟渠之步骤,更至少包括:形成一有机材料层覆盖在该介电层以及所暴露之该蚀刻终止层上,并填满该介层窗以及该开口;进行一回蚀刻步骤,而去除部分之该有机材料层,藉以暴露出该介电层、部分之该介层窗、以及部分之该开口;以及进行一定义步骤,藉以形成该沟渠。7.如申请专利范围第6项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中进行该定义步骤更至少包括:形成一光阻层位于该介电层上并填满该开口,其中该光阻层至少包括一沟渠图案位于该介层窗上,且该沟渠图案暴露出部分之该介电层、该介层窗之该部分、及该介层窗中之该有机材料层;以及以该光阻层为一蚀刻罩幕进行一蚀刻步骤,藉以在该介层窗上之该介电层中形成该沟渠。8.如申请专利范围第7项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中去除该蚀刻终止层之该部分的步骤更至少包括:去除该光阻层以及该有机材料层,以暴露出该介电层、该蚀刻终止层之该部分、以及该蚀刻终止层之该另一部分;以及形成另一光阻层覆盖在该介电层与该蚀刻终止层之该另一部分上,并填满该开口。9.如申请专利范围第6项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该有机材料层之材质为光阻材料。10.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该第三金属层以及该第四金属层之步骤更至少包括:形成一金属薄膜覆盖在该介电层、该蚀刻终止层之该另一部分、以及该第一金属层之该部分上,并填满该介层窗、该沟渠、以及该开口;以及去除该介电层上之该金属薄膜,而在该介层窗与该沟渠中形成该第三金属层,且在该开口中形成该第四金属层。11.如申请专利范围第10项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中去除该介电层上之该金属薄膜之步骤系利用一化学机械研磨法(CMP)。12.如申请专利范围第10项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该金属薄膜之步骤系利用一电镀方式。13.如申请专利范围第10项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该金属薄膜之步骤前更至少包括形成一晶种层(Seed Layer)覆盖在该介电层、该蚀刻终止层之该另一部分、以及该第一金属层之该部分上。14.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第三金属层之材质与该第四金属层之材质为铜。15.如申请专利范围第1项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一金属层之材质与该第二金属层之材质为铜。16.一种结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,至少包括:提供一基材,其中该基材至少包括一第一金属层位于该基材之一部分上以及一第二金属层位于该基材之另一部分上;形成一堆叠结构位于该基材、该第一金属层、以及该第二金属层上,其中该堆叠结构至少包括依序堆叠之一第一蚀刻终止层、一第一介电层、一第二蚀刻终止层、以及一第二介电层;形成一介层窗与一开口位于该第一介电层、该第二蚀刻终止层、以及该第二介电层中,其中该介层窗暴露出该第一金属层上的部分之该第一蚀刻终止层,且该开口暴露出该第二金属层上的另一部分之该第一蚀刻终止层;形成一沟渠位于该介层窗上之该第二介电层中,且该沟渠暴露出部分之该第二蚀刻终止层;去除该介层窗所暴露之该第一蚀刻终止层,而暴露出部分之该第一金属层;以及形成一第三金属层位于所暴露之该第一金属层上的该沟渠与该介层窗中以及一第四金属层位于该第一蚀刻终止层上之该开口中,其中该第四金属层、该开口所暴露之该第一蚀刻终止层、以及该第二金属层构成一电容器。17.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一蚀刻终止层之材质为介电材料。18.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一蚀刻终止层之材质为高介电常数之介电材料。19.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一蚀刻终止层之材质为氮化矽。20.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一蚀刻终止层之材质为碳化矽。21.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该沟渠之步骤更至少包括:形成一有机材料层覆盖在该第二介电层、所暴露之该第二蚀刻终止层、以及所暴露之该第一蚀刻终止层上,并填满该介层窗以及该开口;进行一回蚀刻步骤,而去除部分之该有机材料层,藉以暴露出该第二介电层、部分之该介层窗、以及部分之该开口;以及进行一定义步骤,藉以去除部分之该第二介电层,并暴露出该第二蚀刻终止层之该部分,而形成该沟渠。22.如申请专利范围第21项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中进行该定义步骤更至少包括:形成一光阻层位于该第二介电层上并填满该开口,其中该光阻层至少包括一沟渠图案位于该介层窗上,且该沟渠图案暴露出该第二介电层之该部分、该介层窗之该部分、及该介层窗中之该有机材料层;以及以该光阻层为一蚀刻罩幕进行一蚀刻步骤,藉以在该介层窗上之该第二介电层中形成该沟渠。23.如申请专利范围第21项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该有机材料层之材质为光阻材料。24.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该第三金属层以及该第四金属层之步骤更至少包括:形成一金属薄膜覆盖在该第二介电层、该第二蚀刻终止层之该部分、该第一蚀刻终止层之该另一部分、以及该第一金属层之该部分上,并填满该介层窗、该沟渠、以及该开口;以及去除该第二介电层上之该金属薄膜,而在该介层窗与该沟渠中形成该第三金属层,且在该开口中形成该第四金属层。25.如申请专利范围第24项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中去除该第二介电层上之该金属薄膜之步骤系利用一化学机械研磨法。26.如申请专利范围第24项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该金属薄膜之步骤系利用一电镀方式。27.如申请专利范围第24项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该金属薄膜之步骤前更至少包括形成一晶种层覆盖在该第二介电层、该第二蚀刻终止层之该部分、该第一蚀刻终止层之该另一部分、以及该第一金属层之该部分上。28.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第三金属层之材质与该第四金属层之材质为铜。29.如申请专利范围第16项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该第一金属层之材质与该第二金属层之材质为铜。30.一种结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,至少包括:提供一基材,其中该基材至少包括同时形成之一导电层位于部分之该基材上以及一下电极位于另一部分之该基材上;同时形成一蚀刻终止层位于该导电层上以及一第一介电层位于该下电极上;形成一第二介电层位于该蚀刻终止层以及该第一介电层上;形成一双重金属镶嵌开口位于部分之该第二介电层以及该蚀刻终止层中,其中该双重金属镶嵌开口暴露出部分之该导电层;形成一上电极开口,其中该上电极开口暴露出部分之该第一介电层;以及同时形成一双重金属镶嵌结构位于所暴露之该导电层上的该双重金属镶嵌开口中以及一上电极位于所暴露之该第一介电层上的该上电极开口中,其中该上电极、该上电极开口所暴露之该第一介电层、与该下电极构成一电容器。31.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层以及该第一介电层之材质为高介电常数之介电材料。32.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层以及该第一介电层之材质为氮化矽。33.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该蚀刻终止层以及该第一介电层之材质为碳化矽。34.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该双重金属镶嵌结构之材质以及该上电极之材质为金属。35.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该双重金属镶嵌结构之材质以及该上电极之材质为铜。36.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该双重金属镶嵌结构以及该上电极之步骤前,更至少包括形成一晶种层位于该双重金属镶嵌开口以及该上电极开口上。37.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中形成该双重金属镶嵌结构以及该上电极之步骤系利用一电镀方式。38.如申请专利范围第30项所述之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法,其中该导电层之材质与该下电极之材质为铜。39.一种电容器结构,至少包括:一基材,其中该基材中至少包括一导电层位于部分之该基材上以及一下电极位于另一部分之该基材上;一第一介电层位于该下电极、部分之该导电层、以及该基材上;一第二介电层位于部分之该第一介电层上,其中该第二介电层暴露出该下电极上方之该第一介电层;一上电极位于所暴露之该第一介电层上之该第二介电层中,其中该上电极、该上电极下方之该第一介电层、与该下电极构成一电容器;以及一双重金属镶嵌结构位于所暴露之该导电层上的该第一介电层以及该第二介电层中。40.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该第一介电层之材质为高介电常数之介电材料。41.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该第一介电层之材质为氮化矽。42.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该第一介电层之材质为碳化矽。43.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该双重金属镶嵌结构之材质以及该上电极之材质为金属。44.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该双重金属镶嵌结构之材质以及该上电极之材质为铜。45.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中更至少包括一第一晶种层介于该双重金属镶嵌结构与该导电层、该第一介电层、以及该第二介电层之间,以及一第二晶种层介于该上电极与该第二介电层以及该第一介电层之间。46.如申请专利范围第39项所述之电容器结构,其中该导电层之材质与该下电极之材质为铜。图式简单说明:第1图至第6图为绘示本发明较佳实施例之双重金属镶嵌之结合双重金属镶嵌制程之电容器制造方法的制程剖面图。
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