[發明專利]下埋式微細金屬連線的制造方法

有效

• 申請號: 01116070.5
• 申請日: 2001-05-14
• 公開（公告）號: CN1385889A
• 公開（公告）日: 2002-12-18
• 發明（設計）人: 曾鴻輝
• 申請（專利權）人: 世界先進積體電路股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉朝華

本發明涉及半導體制造，特別是指一種利用反覆制作側壁間隙壁的方法，以定義多數條下埋式微細金屬連線的制造方法。

隨著半導體工業持續的進展，在超大型積體電路(ULSI)的開發與設計中，為了符合高密度積體電路的設計趨勢，各種元件的尺寸皆降至次微米以下。盡管，通過降低晶片中各種元件的尺寸，可有效的制作出高整合積集度的半導體IC元件，并進一步的提升所設計積體電路的操作效能。但由于元件不斷的縮小，也導致在進行相關半導體制程時，遭遇了前所未有的難題，且制程的復雜度亦不斷的提高。

一般而言，在半導體制程中，決定元件積集度的主要關鍵在于微影制程的能力。其中，通過微影制程可將光罩上的圖案轉移至半導體底材上，以決定積體電路中各個材料層的圖案，并由此形成整個半導體電路的架構。然而，隨著半導體元件尺寸的持續縮小，使得光罩上的圖案制作變得更加困難。并且，受制于微影解析度的限制、曝光聚焦的誤差、影像傳遞的精確度、與可利用空間的縮小，皆導致定義細微圖案時的困難程度大增。

特別是對積體電路而言，其往往晶圓上的某特定區域中，形成數以百萬計的元件及用來連接這些元件的電子連接結構。因此，在晶圓上往往會沉積各式各樣的材料層與功能層，以堆疊出所需的各式元件。然而，當元件的密度不斷提升時，在這些元件間的空隙將變得極為狹小。如此一來，在制作連接于這些元件間的金屬連線時，將遭遇極大的困難。

此外，由于積體電路尺寸的細微化，使得各式元件的操作電壓、電流、甚至所允許的電阻值，皆需符合嚴格的要求標準。因此，為了避免過高的電阻，降低了電子訊號的傳遞速度，在積體電路的設計中，往往會盡量的增加金屬連線圖案的面積。如此一來，金屬圖案會占據晶圓表面的大部分面積，而妨礙其它元件的制作。因此，如何在有限的空間中，制作大面積的金屬連線，以提高元件操作速率，成為目前半導體制程中急待要解決的重要課題。

本發明的目的在提供一種下埋式微細金屬連線的制造方法，通過在目前半導體制程中微影制程的線寬限制下，制作出更細微、線寬更小的金屬連線，僅需利用一次微影制程，來定義寬度約為3X的絕緣區塊；可通過控制沉積膜層的厚度，達到調整側壁間隙壁寬度的目的；通過進行沉積膜層與定義側壁間隙壁的程序，可定義出寬度小于3X的圖案于半導體底材上，制作多數條垂直細微金屬連線于介電層中的方法，克服現有技術的弊端，達到進一步縮小元件尺寸的目的。

本發明的目的是這樣實現的：一種下埋式微細金屬連線的制造方法，其特征在于：它包括下列步驟：

(1)于半導體底材上形成介電層；

(2)于該介電層上表面制作多數個絕緣區塊，該每一個絕緣區塊具有3個單位的寬度，且任兩個該絕緣區塊之間，具有寬度5個單位的間隔；

(3)于該絕緣區塊側壁上形成第一側壁間隙壁，該第一側壁間隙壁具有1個單位的寬度；

(4)移除該多數個絕緣區塊；

(5)于該第一側壁間隙壁的側壁上形成第二側壁間隙壁，該第二側壁間隙壁具有1個單位的寬度；

(6)于兩個相鄰的該第二側壁間隙壁間的空隙中形成填充物，該填充物具有1個單位的寬度；

(7)移除該第二側壁間隙壁；

(8)使用該第一側壁間隙壁與該填充物作為蝕刻罩幕，對該介電層進行非均向性蝕刻，以于該介電層中形成多數個溝渠結構；

(9)于該多數個溝渠中填充金屬，以形成多數條金屬連線。

該介電層是由氧化硅材料所構成。該第一側壁間隙壁與該填充物是使用多晶硅材料所構成。該第二側壁間隙壁是使用摻雜氧化硅材料所構成。該每一個該溝渠結構具有1個單位的寬度。在制作所述絕緣區塊前，包括形成氮化硅層于該介電層上表面的步驟，該氮化硅層作為蝕刻停止層使用，以保護位于下方的該介電層。該絕緣區塊是使用摻雜氧化硅材料所構成。該金屬連線具有1個單位的寬度。

本發明的主要優點是本發明的方法可以在目前半導體制程中微影制程的線寬限制下，制作出更細微、線寬更小的金屬連線，僅需利用一次微影制程，來定義寬度約為3X的絕緣區塊；可通過控制沉積膜層的厚度，而達到調整側壁間隙壁寬度的效果；通過進行沉積膜層與定義側壁間隙壁的程序，可定義出寬度小于3X的圖案于半導體底材上，而達到進一步縮小元件尺寸的功效。

下面結合較佳實施例和附圖進一步說明。

圖1為本發明顯示于半導體底材上依序形成介電層、第一絕緣層、第二絕緣層與光阻層的相關步驟；

圖2為本發明顯示于絕緣區塊表面上沉積第一膜層的步驟；

圖3為本發明顯示于絕緣區塊側壁上定義第一側壁間隙壁的步驟；

圖4為本發明顯示移除絕緣區塊的步驟；