| 主权项 |
1.一种在半导体底材上形成具有防护层之铜镶嵌(damascene)结构的方法,该方法至少包含下列步骤:形成介电层于该半导体底材上;蚀刻该介电层以形成开口于该介电层上,其中该开口用以曝露出该半导体底材上表面;形成铜晶种层于该开口之侧壁与所曝露的该半导体底材上表面,其中该铜晶种层中具有金属掺质;进行化学电镀(ECP)反应以形成铜层于该铜晶种层上表面,且填充于该开口中;对该半导体底材进行化学机械研磨程序,以移除位于该介电层上表面之部份该铜层与该铜晶种层,并定义铜镶嵌结构于该开口之中;且对该半导体底材进行高温程序,以便位于该铜晶种层中之该金属掺质,可经由该铜镶嵌结构向上扩散,并在该铜镶嵌结构外表面形成防护层。2.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之开口图案包括沟渠图案、接触孔图案或其任意组合。3.如申请专利范围第1项之方法,其中在沉积上述铜晶种层前,更包括沉积阻障层于该介电层外表面之步骤。4.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之阻障层可选择钽(Ta)、氮化钽(TaN)或其任意组合。5.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之金属掺质可选择钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)或其任意组合。6.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之金属掺质在该铜晶种层中占有比重的0.1至5%。7.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之高温程序可为温度约300至800℃、且时间持续约5至45分钟的热回火程序(annealing)程序。8.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之高温程序可为温度约300至800℃之氮化(nitridation)反应,且用来与该金属掺质反应之气体可选择NH3.N2/H2或其任意组合。9.如申请专利范围第1项之方法,其中在进行该高温程序前,更包括对该铜镶嵌结构进行时间的5至40分钟、且温度约200至400℃约热回火程序。10.一种在半导体底材上形成具有防护层之铜镶嵌(damascene)结构的方法,该方法至少包含下列步骤:形成介电层于该半导体底材上;蚀刻该介电层以形成开口于该介电层上,其中该开口用以曝露出该半导体底材上表面;形成铜晶种层于该开口之侧壁与所曝露的该半导体底材上表面,其中该铜晶种层中具有金属掺质;进行化学电镀(ECP)反应以形成铜层于该铜晶种层上表面,且填充于该开口中;对该半导体底材进行化学机械研磨程序,以移除位于该介电层上表面之部份该铜层与该铜晶种层,并定义铜镶嵌结构于该开口之中;且对该铜镶嵌结构进行氮化程序,其中位于该铜晶种层中之该金属掺质,可经由该铜镶嵌结构向上扩散,并在该铜镶嵌结构外表面与氮原子反应而形成防护层。11.如申请专利范围第10项之方法,其中在沉积上述铜晶种层前,更包括沉积阻障层于该介电层外表面之步骤。12.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之金属掺质可选择钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)或其任意组合。13.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之金属掺质在该铜晶种层中占有比重约0.1至5%。14.如申请专利范围第10项之方法,其中在进行该氮化程序前,更包括对该铜镶嵌结构进行时间约5至40分钟、且温度约200至400℃的热回火程序。15.一种在半导体底材上形成具有防护层之铜镶嵌(damascene)结构的方法,该方法至少包含下列步骤:形成介电层于该半导体底材上;蚀刻该介电层以形成开口于该介电层上,其中该开口用以曝露出该半导体底材上表面;形成铜晶种层于该开口之侧壁与所曝露的该半导体底材上表面,其中该铜晶种层中具有金属掺质;进行化学电镀(ECP)反应以形成铜层于该铜晶种层上表面,且填充于该开口中;对该半导体底材进行化学机械研磨程序,以移除位于该介电层上表面之部份该铜层与该铜晶种层,并定义铜镶嵌结构于该开口之中;对该铜镶嵌结构进行热回火程序;且对该铜镶嵌结构进行氮化程序,其中位于该铜晶种层中之该金属掺质,可经由该铜镶嵌结构向上扩散,并在该铜镶嵌结构外表面与氮原子反应而形成防护层。16.如申请专利范围第15项之方法,其中在沉积上述铜晶种层前,更包括沉积阻障层于该介电层外表面之步骤。17.如申请专利范围第15项之方法,其中上述之金属掺质可选择钛(Ti)、铬(Cr)、钒(V)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)或其任意组合。18.如申请专利范围第15项之方法,其中上述之金属掺质在该铜晶种层中占有比重约0.1至5%。19.如申请专利范围第15项之方法,其中上述之热回火程序进行时间约5至40分钟、且温度约200至400℃。20.如申请专利范围第15项之方法,其中上述之氮化程序具有温度约300至800℃,且用来与该金属掺质反应之气体可选择NH3.N2/H2或其任意组合。图式简单说明:第一图为半导体晶片之截面图,显示根据传统技术在半导体底材上形成铜镶嵌结构与防护层之步骤;第二图为半导体晶片之截面图,显示根据本发明技术在半导体底材上定义沟渠图案与接触孔图案之步骤;第三图为半导体晶片之截面图,显示根据本发明技术在半导体底材上形成阻障层与铜晶种层之步骤;第四图为半导体晶片之截面图,显示根据本发明进行电镀程序以形成铜层于半导体底材上之步骤;第五图为半导体晶片之截面图,显示根据本发明进行CMP程序以定义铜镶嵌结构于半导体底材上之步骤;及第六图为半导体晶片之截面图,显示根据本发明进行高温程序以形成自我防护层(self-passivation layer)于铜镶嵌结构外表面之步骤。 |
