專(zhuān)利名稱(chēng)：形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法有關(guān)，特別是一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與碳化矽層(或碳?xì)饣鶎?間的方法。
又，在半導(dǎo)體制程中，常常于銅層之上形成蝕刻停止層，以便于后續(xù)蝕刻制程的進(jìn)行。上述蝕刻停止層的材質(zhì)包含氮化矽(k值約等于8)、碳化矽(k值約等于4.5)或碳氧化矽等，其中蝕刻停止層的材質(zhì)若舍氮化矽而取碳化矽，通常系為了達(dá)成更低的電阻-電容遲滯效應(yīng)的需求而考量。
然而由于材質(zhì)為碳化矽或碳氧化矽的蝕刻停止層與銅層表面間的黏著性不佳。故常導(dǎo)致蝕刻停止層與銅層表面間的介面發(fā)生剝移(peeling)或剝落(delamination)現(xiàn)象。因此，如何解決上述沉積材質(zhì)為碳化矽或碳氧化矽的蝕刻停止層于銅層上時(shí)，蝕刻停止層與銅層表面間的黏著性不佳所導(dǎo)致的介面剝落或剝落現(xiàn)象，遂成為業(yè)界急需努力的目標(biāo)。
本發(fā)明提出一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其至少包含下列步驟形成一黏性強(qiáng)化層于銅層之上，其中此銅層位于一半導(dǎo)體基底上，而此黏性強(qiáng)化層的形成方法包合以選自氮?dú)?、氧氣、氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應(yīng)氣體，利用電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強(qiáng)化層之上。
其中上述黏性強(qiáng)化層的厚度約為10-1000埃。而蝕刻停上層的材質(zhì)包含碳化矽、碳?xì)饣?、碳氮?dú)饣蛱嫉?。又，上述反?yīng)氣體若為氮?dú)?，則該氮?dú)饬鲃?dòng)率約為500-5000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為氧氣，則氧氣的流動(dòng)率約為50-1000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體，則氮?dú)馀c該烷基矽烷的流動(dòng)率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為烷基矽院，則烷基矽烷的流動(dòng)率約為50-2000sccm。
此外，上述方法在形成黏性強(qiáng)化層的銅層之上前，更包括對(duì)此銅層施予化學(xué)機(jī)械研磨。又，上述方法在形成黏性強(qiáng)化層于銅層之上前，更包括對(duì)此銅層施予預(yù)潔凈處理，其中此預(yù)潔凈處理包含以氮?dú)饧鞍睔鉃榉磻?yīng)氣體，施行電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法而得。又，上述方法在對(duì)銅層施予預(yù)潔凈處理前，更包括對(duì)此銅層施予預(yù)加熱處理。
按本發(fā)明之方法，可避免傳統(tǒng)方法在沉積蝕刻停止層于銅層上時(shí)蝕刻停止層與銅層表面間因黏著性不佳所導(dǎo)致的介面剝落或剝落的情況。
圖號(hào)部分半導(dǎo)體基底-10；銅層-12；黏性強(qiáng)化層-14蝕刻停止層-16
其中黏性強(qiáng)化層14的較佳厚度約為10-1000埃。而上述利用電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法來(lái)沉積黏性強(qiáng)化層14所使用的反應(yīng)氣體若為烷基矽烷與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，則可使蝕刻停止層16與銅層12表面間的黏著性達(dá)到最佳。而蝕刻停止層16的材質(zhì)包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。又，上述反應(yīng)氣體若為氮?dú)猓瑒t氮?dú)饬鲃?dòng)率約為500-5000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為氧氣，則氧氣的流動(dòng)率約為50-1000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體，則該氮?dú)馀c該烷基矽烷的流動(dòng)率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反應(yīng)氣體若為烷基矽院，則該烷基矽烷的流動(dòng)率約為50-2000sccm。
此外，若上述蝕刻停止層16的材質(zhì)為碳化矽，則其形成方法為選自含Si(CH3)4(業(yè)界稱(chēng)之為4MS)、Si(CH3)3(業(yè)界稱(chēng)之為3MS)、Si2(CH3)2(業(yè)界稱(chēng)之為2MS)及Si3(CH3)(業(yè)界稱(chēng)之為MS)族群的一的環(huán)境中。進(jìn)行電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法而得。又，上述黏性強(qiáng)化層14在形成于銅層12之上前，可對(duì)銅層12施予化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)，以利于后續(xù)黏性強(qiáng)化層14的沉積。
又，上述方法在形成黏性強(qiáng)化層14于銅層12之上前，更包括對(duì)此銅層12施予預(yù)潔凈處理，其中此預(yù)潔凈處理包含以氮?dú)饧鞍睔鉃榉磻?yīng)氣體，施行電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法而得。又，上述方法在對(duì)銅層12施予預(yù)潔凈處理前更包括對(duì)此銅層12施予預(yù)加熱處理。
在經(jīng)過(guò)上述形成黏性強(qiáng)化層14于銅層12與蝕刻停止層16間的制程后，銅層12與蝕刻停止層16間的黏著性可透過(guò)黏性強(qiáng)化層14而強(qiáng)化，至于黏著性的強(qiáng)化上要系透過(guò)銅層12、黏性強(qiáng)化層14與蝕刻停止層16三種材質(zhì)間的良好原子鍵結(jié)性而達(dá)成。如圖2所示，其顯示出銅層12、黏性強(qiáng)化層14與蝕刻停止層16三種材質(zhì)間的原子鍵結(jié)情況。由圖2中可看出，藉由沉積黏性強(qiáng)化層14于銅層12與蝕刻停止層16之間，使得黏性強(qiáng)化層14中的矽原子將蝕刻停止層16中的矽原子健結(jié)住，而黏性強(qiáng)化層14中的氮原子則將銅層12中的銅原子鍵結(jié)住，如此一來(lái)，銅層12與蝕刻停止層16間的黏著性將因此而強(qiáng)化。
是以，透過(guò)形成黏性強(qiáng)化層14于銅層12與蝕刻停止層16間，銅層12與蝕刻停止層16間的附著性將得以強(qiáng)化，二者間的介面并沒(méi)有剝落(delamination)現(xiàn)象產(chǎn)生，所以不會(huì)影響到后續(xù)制程的進(jìn)行。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請(qǐng)專(zhuān)利范圍；凡其它末脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾者，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范疇。本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范應(yīng)更當(dāng)視權(quán)利要求范圍及其等同領(lǐng)域而定。
權(quán)利要求
1.一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，該方法至少包括下列步驟形成一黏性強(qiáng)化層于一銅層之上，其中該銅層位于一半導(dǎo)體基底上，而該黏性強(qiáng)化層的形成方法包含以選自氮?dú)狻⒀鯕?、氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應(yīng)氣體，利用電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強(qiáng)化層之上。
2.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述蝕刻停止層的材質(zhì)包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氧化矽。
3.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應(yīng)氣體若為氮?dú)?，則該氮?dú)饬鲃?dòng)率約為500-5000sccm。
4.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應(yīng)氣體若為氧氣，則該氧氣的流動(dòng)率約為50-1000sccm。
5.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應(yīng)氣體若為氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體，則該氮?dú)馀c該烷基矽烷的流動(dòng)率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。
6.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應(yīng)氣體若為烷基矽院，則該烷基矽烷的流動(dòng)率約為50-2000sccm。
7.如權(quán)利要求1所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述方法在形成該黏性強(qiáng)化層于該銅層之上前，更包括對(duì)該銅層施予預(yù)潔凈處理。
8.如權(quán)利要求7所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述預(yù)潔凈處理包含以氮?dú)饧鞍睔鉃榉磻?yīng)氣體，施行電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法而得。
9.一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，該方法至少包括下列步驟預(yù)加熱一銅層，其中該銅層位于一半導(dǎo)體基底上預(yù)潔凈該銅層，其中該預(yù)潔凈處理包含以氮?dú)饧鞍睔鉃榉磻?yīng)氣體，施行電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法而得；形成一黏性強(qiáng)化層于該銅層之上，其中該黏性強(qiáng)化層的形成方法包含以選自氮?dú)狻⒀鯕?、氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應(yīng)氣體，利用電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強(qiáng)化層之上。
10.如權(quán)利要求9所述的形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述蝕刻停止層的材質(zhì)包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。
全文摘要
一種形成黏性強(qiáng)化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其至少包含下列步驟形成一黏性強(qiáng)化層于銅層之上，其中此銅層位于一半導(dǎo)體基底上，而此黏性強(qiáng)化層的形成方法包會(huì)以氮?dú)?、氧氣、氮?dú)馀c烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷為反應(yīng)氣體，利用電漿增強(qiáng)式化學(xué)汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于此黏性強(qiáng)化層之上。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1450625SQ0210628
公開(kāi)日2003年10月22日 申請(qǐng)日期2002年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者陳筆聰, 李連忠, 章勛明, 古淑娥, 包天一, 黎麗萍 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司