[發明專利]雙重金屬鑲嵌結構的制造方法

有效

• 申請號: 200710102569.9
• 申請日: 2007-05-16
• 公開（公告）號: CN101308808A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 張光曄;馬宏
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種金屬內連線的制造方法，且特別涉及一種雙重金屬鑲嵌結構的制造方法。

背景技術

隨著半導體元件集成度的提升，多重金屬內連線的使用愈來愈廣。通常，多重金屬內連線的金屬層的阻值愈低，則元件的可靠度愈高，效能愈好。在金屬材料中，銅金屬的阻值低，非常適合用作多重金屬內連線，但因銅金屬難以傳統的光刻蝕刻技術來圖案化，故而發展出一種稱之為雙重金屬鑲嵌工藝。

雙重金屬鑲嵌工藝是在介電層中形成溝槽與介電層窗開口，再回填金屬，以形成金屬導線與介電層窗的技術。圖1A至圖1C繪示已知一種雙重金屬鑲嵌結構的制造方法的流程圖。

請參照圖1A，其作法是先在已形成金屬層102且金屬層102上已覆蓋有襯層104的基底100上形成介電層106以及氮化硅層107，然后，進行光刻、蝕刻，以在氮化硅層107與介電層106中形成裸露出襯層104的介電層窗開口108。

之后，請參照圖1B，進行光刻蝕刻，以在介電層106中形成與介電層窗開口108連通的溝槽110。接著，去除介電層窗開口108所裸露的襯層104。

其后，請參照圖1C，在基底100上形成金屬材料層，使其填入溝槽110與介電層窗開口108中并覆蓋氮化硅層107的表面，然后，再以氮化硅層107為研磨終止層，進行化學機械拋光工藝，以去除氮化硅層107表面上的金屬材料層，留下金屬層112，以形成金屬導線與介電層窗。

以上述方法形成雙重金屬鑲嵌結構時，會衍生一些問題。請參照圖1A～1B，在溝槽110的蝕刻過程中，由于介電層窗開口108所裸露的襯層104亦會受蝕刻劑破壞，使得金屬層102裸露出來，造成元件電學上的問題。此外，在該蝕刻過程中，氮化硅層107及其下的介電層106也易受蝕刻劑破壞，使得溝槽110的頂角圓化。當后續金屬層112填入此頂角圓化的溝槽110時，相鄰兩雙重金屬鑲嵌結構即可能會橋接，如圖2所示。

發明內容

本發明的目的就是在提供一種雙重金屬鑲嵌結構的制造方法，其可以避免溝槽頂角圓化的現象，防止相鄰的兩個雙重金屬鑲嵌結構發生橋接的現象。

本發明又一目的是提供一種雙重金屬鑲嵌結構的制造方法，其可避免襯層在形成溝槽的蝕刻工藝中遭受蝕刻劑破壞。

本發明提出一種雙重金屬鑲嵌結構的制造方法，此方法是先提供基底，此基底上已形成導體層，且導體層上已覆蓋有襯層。接著，在襯層上依序形成介電層與金屬硬掩模層。之后，圖案化金屬硬掩模層與介電層，以在介電層中形成介電層窗開口，裸露出襯層。其后，在介電層窗開口中填入溝填材料層，其高度介于介電層窗開口的深度的1/4至1/2之間。然后，圖案化金屬硬掩模層與介電層，以形成溝槽。之后，移除溝填材料層，再以金屬硬掩模層為掩模，蝕刻去除介電層窗開口所裸露的襯層。其后，在介電層窗開口及溝槽中形成金屬層，再去除金屬硬掩模層。

依照本發明實施例所述，上述溝填材料層包括非感光型聚合物或感光型聚合物。

依照本發明實施例所述，上述溝填材料層的形成方法包括在介電層窗開口填入材料層，其高度大于預設高度，且此預設高度介于介電層窗開口深度的1/4至1/2之間；之后，進行回蝕刻，去除部分的材料層，使留下材料層的高度為該預設高度。

依照本發明實施例所述，上述圖案化金屬硬掩模層與介電層以形成溝槽的步驟以及移除溝填材料層的步驟包括在金屬硬掩模層上形成圖案化光刻膠層，然后，以圖案化光刻膠層為掩模，蝕刻金屬硬掩模層與介電層，以形成溝槽，之后，同時移除溝填材料層與圖案化光刻膠層。

依照本發明實施例所述，上述在蝕刻金屬硬掩模層與介電層的步驟中，在蝕刻介電層時，介電層對溝填材料層的蝕刻選擇比為0.5至1.5之間。

依照本發明實施例所述，上述同時移除溝填材料層與圖案化光刻膠層的方法包括氧等離子體灰化法。

依照本發明實施例所述，上述金屬硬掩模層的材料包括鈦、鉭、鎢、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢及其組合所組成的族群。