在有机聚合物介电质中制作接触窗的方法

摘要

目前在积体电路之多层金属导线制程中，具有低介电常数(low-k)之有机聚合物材料，例如伸芳基醚类聚合物【poIy(arylene ether)polymer】等，已逐渐取代一般的无机物介电材料而作为金属层间介电层(inter-metal dielectric)，以降低元件之寄生电容和RC延迟。由于上述有机聚合物材料与光阻层的蚀刻性质极为相近，因此通常会先利用一无机物介电层形成硬式罩幕(hard mask)，然后才蚀刻有机聚合物材料层以形成接触窗开口(via)，并同时去除光阻层。然而在蚀刻过程之中，裸露的硬式罩幕不可避免地也遭受到侵蚀，造成其厚度损失而成为具倾斜表面的构造，不仅导致整体表面平坦度不佳，并容易造成上方金属导线短路的问题，而若直接以溶液去除残余的硬式罩幕，却又会造成下方金属导线的腐蚀。因此，本发明提出一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的改良制程，先以一无机物保护层覆盖在基底的金属导线表面上，当蚀刻形成接触窗后，以溶液去除硬式罩幕而得到一平坦的表面构造，其中无机物保护层可防止金属导线被溶液腐蚀，之后，再以Ar电浆溅击无机物保护层而露出金属导线，即完成接触窗开口的制造。

主权项

1.一种在有机聚合物介电层中制作接触窗(via)的方法,包括下列步骤:依序形成一金属层和一无机物保护层,覆盖在一半导体基底的表面上;蚀刻该无机物保护层和该金属层,以定义出金属导线的图案;形成一低介电常数(low-k)之有机聚合物介电层,覆盖在该无机物保护层、该金属导线、和该半导体基底露出的表面上;形成一无机物介电层,覆盖在该有机聚合物介电层表面上,该无机物介电层之材质不同于该无机物保护层者;涂布一光阻层于该无机物介电层表面上,并以微影成像程序定义其图案,露出欲形成接触窗的区域;施行第一次蚀刻程序而将该光阻层的图案转移至该无机物介电层上;利用该无机物介电层当作硬式罩幕,施行一高密度电浆蚀刻程序,用以在该有机聚合物介电层中蚀刻出一接触窗开口,并同时去除该光阻层;去除该无机物介电层;以及施行一氩(Ar)电浆溅击程序,以蚀刻该接触窗开口底部的该无机物保护层至露出该金属导线为止。2.如申请专利范围第1项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层的厚度系介于100A和300A之间。3.如申请专利范围第1项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层和该无机物介电层,均系以电浆加强化学气相沈积(PECVD)程序所形成者。4.如申请专利范围第3项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层系一氮氧化矽(SiON)层或氮化矽(SiN)层,而该无机物介电层系一氧化矽层或四乙氧基矽甲烷(TEOS)氧化矽层。5.如申请专利范围第3项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层系一氧化矽层或四乙氧基矽甲烷(TEOS)氧化矽层,而该无机物介电层系一氮氧化矽(SiON)层或氮化矽(SiN)层。6.如申请专利范围第1项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该有机聚合物介电层系一伸芳基醚聚合物【poly(arylene ether)polymer】。7.如申请专利范围第6项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该伸芳基醚聚合物系由Allied Signal产制的FLARE2.0。8.如申请专利范围第6项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该伸芳基醚聚合物系由Schumacher所产制的如PAE-2.3。9.如申请专利范围第1项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该高密度电浆蚀刻程序系使用含氧气体当作反应气体。10.如申请专利范围第9项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该高密度电浆蚀刻程序系使用Ar/O2.He/O2.CO/Ar、或CO2/Ar当作反应气体。11.如申请专利范围第1项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中系以一湿式蚀刻程序去除该无机物介电层,其中该无机物保护层可防止该金属导线受到腐蚀。12.一种在有机聚合物介电层中制作接触窗(via)的方法,包括下列步骤:提供一半导体基底,其上形成有一金属导线;形成一无机物保护层,覆盖在该金属导线和该半导体基底的表面上;形成一低介电常数(low-k)之有机聚合物介电层,覆盖在该无机物保护层的表面上;形成一无机物介电层,覆盖在该有机聚合物介电层表面上,该无机物介电层之材质不同于该无机物保护层者;涂布一光阻层于该无机物介电层表面上,并以微影成像程序定义其图案,露出欲形成接触窗的区域;施行第一次蚀刻程序而将该光阻层的图案转移至该无机物介电层上;利用该无机物介电层当作硬式罩幕,施行一高密度电浆蚀刻程序,用以在该有机聚合物介电层中蚀刻出一接触窗开口,并同时去除该光阻层;去除该无机物介电层;以及施行一氩(Ar)电浆溅击程序,以蚀刻该接触窗开口底部的该无机物保护层至露出该金属导线为止。13.如申请专利范围第12项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层的厚度系介于100A和300A之间。14.如申请专利范围第12项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层和该无机物介电层,均系以电浆加强化学气相沈积(PECVD)程序所形成者。15.如申请专利范围第14项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层系一氮氧化矽(SiON)层或氮化矽(SiN)层,而该无机物介电层系一氧化矽层或四乙氧基矽甲烷(TEOS)氧化矽层。16.如申请专利范围第14项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该无机物保护层系一氧化矽层或四乙氧基矽甲烷(TEOS)氧化矽层,而该无机物介电层系一氮氧化矽(SiON)层或氮化矽(SiN)层。17.如申请专利范围第12项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该有机聚合物介电层系一伸芳基醚聚合物【poly(arylene ether)polymer】。18.如申请专利范围第17项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该伸芳基醚聚合物系由Allied Signal产制的FLARE2.0。19.如申请专利范围第17项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该伸芳基醚聚合物系由Schumacher所产制的PAE-2.3。20.如申请专利范围第12项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该高密度电浆蚀刻程序系使用含氧气体当作反应气体。21.如申请专利范围第20项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中该高密度电浆蚀刻程序系使用Ar/O2.He/O2.CO/Ar、或CO2/Ar当作反应气体。22.如申请专利范围第12项所述一种在有机聚合物介电层中制作接触窗的方法,其中系以一湿式蚀刻程序去除该无机物介电层,其中该无机物保护层可防止该金属导线受到腐蚀。图式简单说明:第一图A至第一图C之剖面图,系用以显示习知在低介电常数之介电层中制作接触窗的流程;第二图A至第二图E之剖面图,系用以显示依据本发明改良方法一较佳实施例的制造流程;以及第三图A至第三图C之剖面图,系用以显示依据本发明改良方法另一较佳实施例的制造流程。