铝插塞之金属导线制造方法

摘要

传统以溅镀方法所形成的含铝金属层，由于其步阶覆盖(step coverage)能力较差，并不易填入日益缩小的接触开口内，而钨插塞(tungsten plug)技术虽可改善此一问题，然其制程复杂且成本较高，因此有所谓高温热铝技术的提出。但是知的高温热铝技术在加热使铝金属流动的过程中，容易因高温扩散而造成污染，致影响了元件的性质，并且在热处理后降温的时程较长，往往使凝结的晶粒过大而影响金属层的平坦度。因此本发明提出一种铝插塞(aluminum plug)金属导线的改良制程，其先利用一热膨胀系数较小的遮盖层包覆一溅镀法形成的含铝金属层，然后施行快速热退火(RTA)处理，使得含铝金属层熔化而具流动性，此时由于遮盖层仍保持固态形状，且由于其膨胀体积小于含铝金属层者，因此可提供一向下压力而使部分熔化的含铝金属层流入接触开口内，便自然形成一铝插塞。不仅可改善一般溅镀法步阶覆盖能力不佳的问题，并可藉遮盖层的包覆而避免造成污染，此外快速热退火处理所提供的较快升/降温速率，也有利于晶粒大小的控制。而与钨插塞制程相比较，更具有导电性较高、制程步骤较少、和制造成本较低等诸多优点。

主权项

1.一种铝插塞(aluminum plug)之金属导线制造方法,包括下列步骤:(a)提供一基底,其中形成有一导电区;(b)形成一绝缘层于该基底上,并在该绝缘层中形成一接触开口,以露出该导电区;(c)以溅镀法形成一含铝金属层于该绝缘层和该导电区露出的表面上,其刻意未覆盖该基底边缘的部分,且因步阶覆盖能力的限制并未完全填满该接触开口;(d)形成一遮盖层于该含铝金属层和该基底表面上,用以完全地包覆该含铝金属层,其中,该遮盖层的热膨胀系数系小于该含铝金属层者;(e)施行一快速热退火处理,使得该含铝金属层熔化而具流动性,且因该遮盖层所造成的向下压力而有部分流入该接触开口内,藉此形成一铝插塞;(f)去除该遮盖层;以及(g)选择性地蚀刻该含铝金属层,定义出所需的金属导线图案。2.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(a)该基底之导电区系一电晶体元件的源极或汲极区。3.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(a)该基底之导电区系一内连导线层。4.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(b)该绝缘层系一使用四乙氧基矽甲烷(TEOS)为原料,并添加硼和磷杂质所沈积的氧化物层。5.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(c)以溅镀法形成该含铝金属层之前,更包括形成一扩散阻障层于该绝缘层和该导电区露出的表面上。6.如申请专利范围第5项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中该扩散阻障层系一钛/氮化钛双层构造。7.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(c)该含铝金属层系一铝铜合金层。8.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(c)该含铝金属层系一铝矽铜合金层。9.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(d)该遮盖层系一氧化物层。10.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(d)该遮盖层系一氮化矽层。11.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(d)该遮盖层系一氮化钛层。12.如申请专利范围第1项所述一种铝插塞之金属导线制造方法,其中步骤(e)该快速热退火处理的温度系高于700℃,而处理时间约为3分钟。图式简单说明:第一图系一剖面示意图,显示传统以溅镀法形成的金属导线构造;第二图A至第二图B均为剖面示意图,绘示一般钨插塞金属导线的制造流程;第三图A至第三图B均为剖面示意图,绘示一种两段式高温热铝技术的制造流程;以及第四图A至第四图D均为剖面示意图,绘示依据本发明制造方法一较佳实施例的制造流程。