发明名称 一种藉由去偶贯穿孔及金属线填充而形成高效能铜镶嵌式内导线之方法
摘要 一种在积体电路元件制造中藉由去偶贯穿孔及金属线沟槽填充而形成坚固铜镶嵌式内导线之方法系被达成,一第一介电层系沈积覆接于一氮化矽层上,一遮蔽层系被沈积,图案化该遮蔽层、第一介电层、及氮化矽层,以形成贯穿孔沟槽,一第一阻障层系沈积沿着沟槽排列,贯穿孔沟槽系藉由一单独沈积或藉由一晶层及还有无电电镀或电气化学电镀而填充一第一铜层,第一铜层系被研磨掉,以完成贯穿孔,一第二阻障层系被沈积,图案化该第二阻障层,以形成贯穿孔盖,一第二介电层系被沈积,一盖层系被沈积,图案化该盖层及第二介电层,以形成连接线沟槽,系暴露出一部份的贯穿孔盖,一第三阻障层系沈积沿着连接线排列,蚀刻第三阻障层及贯穿孔盖,以形成沟槽阻障侧壁间隔子,且暴露出一部份的贯穿孔,连接线沟槽系填充一第二铜层,系藉由一单独的沈积、藉由一晶层的第一沈积,接着由藉由电镀、或藉由使用贯穿孔为晶层的电镀,研磨掉第二铜层。
申请公布号 TW502388 申请公布日期 2002.09.11
申请号 TW090119858 申请日期 2001.08.14
申请人 特许半导体制造公司 发明人 查察梁;萨哈斯佳塔;王林功;曼赛慈;林优克;苏艾历斯
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 林火泉 台北市忠孝东路四段三一一号十二楼之一
主权项 1.一种在积体电路元件制造中藉由去偶贯穿孔及金属线沟槽填充而形成坚固铜镶嵌式内导线之方法,系包括有:提供一传导层覆接于一半导体基板上;沈积一氮化矽层覆接于该传导层上;沈积一第一介电层覆接于该氮化矽层上;沈积一遮蔽层覆接于该第一介电层上;图案化该遮蔽层、该第一介电层、及氮化矽层,以形成贯穿孔沟槽,而暴露出一部份的该传导层;沈积一第一阻障层覆接于该传导层上且沿着该贯穿孔沟槽排列;以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽;研磨掉该第一铜层及该第一阻障层,以完成贯穿孔;沈积一第二阻障层覆接于该贯穿孔及该第一介电层上;图案化该第二阻障层及该遮蔽层,以形成贯穿孔盖覆接于该贯穿孔上;沈积一第二介电层覆接于该贯穿孔盖及该第一介电层上;沈积一盖层覆接于该第二介电层上;图案化该盖层及该第二介电层,以形成连接线沟槽,而暴露出一部份的贯穿孔盖;沈积一第三阻障层覆接于该盖层及该贯穿孔盖,且沿着该连接线沟槽排列;各向异性蚀刻该第三阻障层及该贯穿孔盖,以形成阻障侧壁间隔子,且沿着该连接线沟槽排列,且暴露出一部份的该第一铜层;以一第二铜层填充该连接线沟槽;及研磨掉该第二铜层,以完成在该积体电路制造中双重镶嵌式内导线的连接线。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该第一阻障层、该第二阻障层、及第三阻障层蚀刻每个包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该遮蔽层包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该盖层包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤、及以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有不同的方法。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀。7.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由化学气相沈积而沈积该第一铜层。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有使用该第一铜层的该暴露部份为一晶层,及其中该第二铜层系藉由下列组群之一而电镀:电气化学电镀及无电电镀。9.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有沈积一乙酸盐钯晶层,及之后电镀该第二铜层,其中该电镀系藉由下列组群之一:电气化学电镀及无电电镀。10.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。11.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理化学气象相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀,且其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。12.如申请专利范围第1项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积一第一铜层、及其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学物相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第二铜层:电气化学电镀及无电电镀。13.一种在积体电路元件制造中藉由去偶贯穿孔及金属线沟槽填充而形成坚固铜镶嵌式内导线之方法,系包括有:提供一传导层覆接于一半导体基板上;沈积一氮化矽层覆接于该传导层上;沈积一第一介电层覆接于该氮化矽层上;沈积一遮蔽层覆接于该第一介电层上;图案化该遮蔽层、该第一介电层、及氮化矽层,以形成贯穿孔沟槽,而暴露出一部份的该传导层;沈积一第一阻障层覆接于该传导层上,且沿着该贯穿孔沟槽排列;以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽;研磨掉该第一铜层及该第一阻障层,以完成贯穿孔;使该第一铜层凹陷低于该贯穿孔沟槽的顶部边缘;沈积一第二阻障层覆接于该贯穿孔及该第一介电层上;研磨掉该第二阻障层,以形成贯穿孔盖覆接于该贯穿孔上;沈积一第二介电层覆接于该贯穿孔盖及该第一介电层上;沈积一盖层覆接于该第二介电层上;图案化该盖层及该第二介电层,以形成连接线沟槽,而暴露出一部份的该贯穿孔盖;沈积一第三阻障层覆接于该盖层及该贯穿孔盖上,且沿着该连接线沟槽排列;各向异性蚀刻该第三阻障层及该贯穿孔盖,以形成阻障侧壁间隔子,且沿着该连接线沟槽排列,且暴露出一部份的该第一铜层;以一第二铜层填充该连接线沟槽;及研磨掉该第二铜层,以完成在该积体电路制造中双重镶嵌式内导线的连接线。14.如申请专利范围第13项所述之方法,其中该第一阻障层、该第二阻障层、及第三阻障层蚀刻包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。15.如申请专利范围第13项所述之方法,其中该遮蔽层包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。16.如申请专利范围第13项所述之方法,其中该盖层包括有下列组群之一:氮化钽、氮化钛、钛、钛-钨-氮化物、及由结晶及非晶氮化钽两者构成的混合的氮化钽。17.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤、及以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有不同的方法。18.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀。19.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由化学气相沈积而沈积该第一铜层。20.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有使用该第一铜层的该暴露部份为一晶层,及其中该第二铜层系藉由下列组群之一而电镀:电气化学电镀及无电电镀。21.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有沈积一乙酸盐钯晶层及之后电镀该第二铜层,其中该电镀系藉由下列组群之一:电气化学电镀及无电电镀。22.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。23.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理化学气象相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀,且其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。24.如申请专利范围第13项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积一第一铜层、及其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学物相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第二铜层:电气化学电镀及无电电镀。25.一种在积体电路元件制造中藉由去偶贯穿孔及金属线沟槽填充而形成坚固铜镶嵌式内导线之方法,系包括有:提供一传导层覆接于一半导体基板上;沈积一第一介电层覆接于该传导层上;沈积一第一氮化矽层覆接于该第一介电层上;图案化该第一介电层及该第一氮化矽层,以形成贯穿孔,以暴露出一部份的该传导层;沈积一第一阻障层覆接于该第一氮化矽层及该传导层上,且沿着该贯穿孔沟槽排列;以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽;研磨掉该第一铜层及该第一氮化矽层,以完成贯穿孔;沈积一第二氮化矽层覆接于该第一氮化矽层及该贯穿孔上;沈积一第二介电层覆接于该第二氮化矽层上;沈积一第三氮化矽层覆接于该第二介电层上;图案化该第三氮化矽层及该第二介电层,以形成连接线沟槽覆接于该贯穿孔上;沈积一第二阻障层覆接于该第三氮化矽层及该第二氮化层上,且沿着该连接线沟槽排列;各向异性蚀刻该第二阻障层、该第三氮化矽层、及第二氮化矽层,以形成阻障侧壁间隔子,且沿着该连接线沟槽排列,且暴露出一部份的该第一铜层;以一第二铜层填充该连接线沟槽;及研磨掉该第二铜层,以完成在该横体电路制造中双重镶嵌式内导线的连接线。26.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤、及以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有不同的方法。27.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀。28.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由化学气相沈积而沈积该第一铜层。29.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有使用该第一铜层的该暴露部份为一晶层,及其中该第二铜层系藉由下列组群之一而电镀:电气化学电镀及无电电镀。30.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,包括有沈积一乙酸盐钯晶层及之后电镀该第二铜层,其中该电镀系藉由下列组群之一:电气化学电镀及无电电镀。31.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。32.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理化学气象相沈积及化学气相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第一铜层:电气化学电镀及无电电镀,且其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积该第二铜层。33.如申请专利范围第25项所述之方法,其中以一第一铜层填充该贯穿孔沟槽的该步骤,系包括有藉由化学气相沈积而沈积一第一铜层、及其中以一第二铜层填充该连接线沟槽的该步骤,系包括有藉由下列组群之一而沈积一晶层:物理气相沈积及化学物相沈积,及之后藉由下列组群之一而电镀该第二铜层:电气化学电镀及无电电镀。图式简单说明:第1图到第3图系为一横剖面图,系说明在积体电路元件中一个局部完成习用技艺双重镶嵌式内导线。第4图到第14图系为横剖面图,系说明本发明一第一较佳实施例。第15图到第17图系为横剖面图,系说明本发明一第一较佳实施例之凹陷盖选择性。第18图到第23图系为横剖面图,系说明本发明一第二较佳实施例。
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