铜制程之阻障层制作方法

摘要

一阻障层的制作方法，采用钛与氮化钛复合膜层作为阻障层的材质。并在钛金属的制程中，以两阶段的离子化金属电浆溅镀法(IMP sputtering)进行沈积制作，可以适用于铜金属导体层的制程之中。在钛金属溅镀制程的第一阶段中，于晶座上施加一基板偏压，以增进阶梯覆盖率。而在第二阶段的制程中，则不施加任何的基板偏压，以生成结晶座向(002)较高的钛晶格结构。接着在结晶座向(002)的钛衬垫层之上沈积形成一氮化钛阻障层，使具有高度的(l1l)结晶座向。最后采用电镀的方式，制作一高(lll)结晶座向之铜金属膜层，可以增进导电层的电致迁移生命期,并确保较佳的元件可靠度。

主权项

1.一种在半导体基材上形成一阻障层的方法,该方法至少包含:实施一第一离子化金属电浆溅镀制程(Ionized metalPlasma sputtering, IMP sputtering)以形成一第一钛层于该半导体基材之上;实施一第二离子化金属电浆溅镀制程以形成一第二钛层于该第一钛层之上;以及形成一氮化钛层于该第二钛层之上。2.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之第一离子化金属电浆溅镀制程系在对该半导体基材施加偏压的条件下实施。3.如申请专利范围第2项之方法,其中上述对该半导体基材所施加的偏压,系以无线电波频率的供应电源提供。4.如申请专利范围第3项之方法,其中上述之无线电波频率的供应电源,系以13.56百万赫兹(MHz)左右的频率提供。5.如申请专利范围第3项之方法,其中上述以无线电波频率的供应电源对该半导体基材所施加的偏压,系以0至300瓦(Watt)间的功率提供。6.如申请专利范围第2项之方法,其中上述该对半导体基材所施加的偏压系施加于承置该半导体基材的晶座之上。7.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之第二离子化金属电浆溅镀制程系在该半导体基材接地的条件下实施。8.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之氮化钛层系以化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)沈积形成。9.如申请专利范围第8项之方法,其中上述之化学气相沈积法为有机金属化学气相沈积法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)。10.一种在半导体基材上形成一阻障层的上述,该方法至少包含:实施一第一离子化金属电浆溅镀制程(Ionized metalPlasma sputtering,IMP sputtering)以形成一第一钛层于该半导体基材之上,该第一离子化金属电浆溅镀制程系在对该半导体基材施加偏压的条件下实施;实施一第二离子化金属电浆溅镀制程以形成一第二钛层于该第一钛层之上,该第二离了化金属电浆溅镀制程系在该半导体基材接地的条件下实施;以及形成一氮化钛层于该第二钛层之上。11.如申请专利范围第10项之方法,其中上述对该半导体基材所施加的偏压,系以无线电波频率的供应电源提供。12.如申请专利范围第11项之方法,其中上述之无线电波频率的供应电源,系以13.56百万赫兹(MHz)左右的频率提供。13.如申请专利范围第11项之方法,其中上述以无线电波频率的供应电源对该半导体基材所施加的偏压,系以0至300(Watt)间的功率提供。14.如申请专利范围第10项之方法,其中上述对该半导体基材所施加的偏压系施加于承置该半导体基材的晶座之上。15.如申请专利范围第10项之方法,其中上述之氮化钛层系以化学气相沈积法(ChemicalVapor Deposition, CVD)沈积形成。16.如申请专利范围第15项之方法,其中上述之化学气相沈积法为有机金属化学气相沈积法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)。17.一种在半导体基材上形成一铜导电层的方法,该方法至少包含:实施一第一离子化金属电浆溅镀制程(Ionized metalPlasma sputtering, IMP sputtering)以形成一第一钛层于该半导体基材之上,该第一离子化金属电浆溅镀制程系在对该半导体基材施加偏压的条件下实施;实施一第二离子化金属电浆溅镀制程以形成一第二钛层于该第一钛层之上,该第二离子化金属电浆溅镀制程系在该半导体基材接地的条件下实施;形成一氮化钛层于该第二钛层之上;以及形成一铜金属层于该氮化钛层之上。18.如申请专利范围第17项之方法,其中上述对该半导体基材所施加的偏压,系以无线电波频率的供应电源提供。19.如申请专利范围第18项之方法,其中上述之无线电波频率的供应电源,系以13.56百万赫兹(MHz)左右的频率提供。20.如申请专利范围第18项之方法,其中上述以无线电波频率的供应电源对该半导体基材所施加的偏压,系以0至300瓦(Watt)间的功率提供。21.如申请专利范围第17项之方法,其中上述对该半导体基材所施加的偏压系施加于承置该半导体基材的晶座之上。22.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之氮化钛层系以化学气相沈积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)沈积形成。23.如申请专利范围第22项之方法,其中上述之化学气相沈积法为有机金属化学气相沈积法(Metal Organic Chemical VaporDeposition,MOCVD)。24.如申请专利范围第17项之方法,其中上述之铜金属层采用电镀形成。25.如申请专利范围第17项之方法,其中在上述铜金属电镀步骤实施之前,更包含形成一铜种子层于该氮化矽层之上。26.如申请专利范围第25项之方法,其中上述之铜种子层系以物理气相沈积法(Physical VaporDeposition,PVD)沈积形成。图式简单说明:第一图为根据本发明较佳实施例在一基板上形成底部导电导层与内金属介电层,并形成导体层开口的半导体晶圆剖面图;第二图为为根据本发明较佳实施例,以施加基板偏压之离子化金属电浆溅镀制程沈积金属钛第一子层的半导体晶圆剖面图;第三图为为根据本发明较佳实施例,以不施加基板偏压之离子化金属电浆溅镀制程沈积金属钛第二子层的半导体晶圆剖面图;第四图为根据本发明较佳实施例,以化学气相沈积法形成氮化钛层的半导体晶圆剖面图;第五图为根据本发明较佳实施例,以电镀方式形成铜金属层的半导体晶圆剖面图;以及第六图为根据本发明较佳实施例,实施一回蚀制程,以将铜金属层超出导体层开口上方的部分去除之半导体晶圆剖面图。