專利名稱：側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙鑲嵌工藝，特別涉及一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，它利用在溝槽與中介窗兩側(cè)壁形成一緩沖層，來降低銅導(dǎo)線產(chǎn)生的張力效應(yīng)所可能引起的形態(tài)缺陷。
背景技術(shù)：
隨著IC設(shè)計(jì)線路越來越密集，單位面積導(dǎo)線承受的電流越來越大，由于銅具有較低的電阻值及較高的抗電子遷移能力，因此在半導(dǎo)體工藝中傳統(tǒng)的鋁導(dǎo)線工藝逐漸被銅導(dǎo)線工藝取代。
但以銅作為導(dǎo)線材料時(shí)，卻因?yàn)殂~的鹵化物蒸氣壓不夠高，造成不容易以現(xiàn)有刻蝕技術(shù)來進(jìn)行銅導(dǎo)線圖刻的缺點(diǎn)，所以一般都使用雙鑲嵌工藝來同時(shí)完成銅的導(dǎo)線與插塞的工藝。
雙鑲嵌工藝的主要技術(shù)重點(diǎn)是用于刻蝕填充導(dǎo)體金屬用的溝渠的刻蝕技術(shù)，但是雙鑲嵌工藝在銅導(dǎo)線沉積后必需進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械拋光，以去除多余的銅導(dǎo)線層，但此時(shí)往往因?yàn)殂~因自身所具有張力，使得所述平整化工藝時(shí)，容易在銅導(dǎo)線外觀形態(tài)上產(chǎn)生缺陷。
因此，本發(fā)明提出一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，來解決上述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，它是通過在溝槽與中介窗兩側(cè)壁形成一緩沖層，以有效地緩沖銅導(dǎo)線自身的張力，以避免銅導(dǎo)線在化學(xué)機(jī)械拋光工藝時(shí)，產(chǎn)生形態(tài)上的缺陷。
為達(dá)上述目的本發(fā)明在一具有MOS組件的半導(dǎo)體基底上依序形成一第一金屬層、一第一刻蝕終止層、一第一介電層、一第二刻蝕終止層及一第二介電層；對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行刻蝕以形成一貫穿第一介電層與第二刻蝕終止層的中介窗，以及一貫穿第二介電層且底部與中介窗相連接的溝槽；在半導(dǎo)體基底上形成一完全覆蓋溝槽與中介窗表面的緩沖層；然后去除位于溝槽與中介窗底部的緩沖層、第二刻蝕終止層以及第一刻蝕終止層，最后即得到一側(cè)壁具有緩沖層的雙鑲嵌構(gòu)造輪廓。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過利用在溝槽與中介窗兩側(cè)壁形成一緩沖層，來降低由于銅導(dǎo)線產(chǎn)生的張力效應(yīng)所可能引起的形態(tài)缺陷。使得器件在以銅導(dǎo)線代替鋁導(dǎo)線后滿足較低的電阻值及較高的抗電致遷移能力的同時(shí)又避免了使用針對(duì)銅導(dǎo)線的處理工藝后帶來的形態(tài)缺陷。


圖1至圖9是本發(fā)明的各步驟構(gòu)造剖視圖。
標(biāo)號(hào)說明10半導(dǎo)體基底12第一銅導(dǎo)體層14第一刻蝕終止層16第一介電層18第二刻蝕終止層20第二介電層22第一圖案化光刻膠層24刻蝕窗26中介窗28刻蝕窗30第二圖案化光刻膠層32溝槽34溝槽36緩沖層38第二銅金屬層40銅導(dǎo)線雙鑲嵌結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征及所達(dá)成的有益效果。
本發(fā)明涉及一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，它利用在溝槽與中介窗兩側(cè)壁形成一與銅金屬具有相同應(yīng)力傾向的緩沖層，來避免銅導(dǎo)線因應(yīng)力所產(chǎn)生的缺陷，其詳細(xì)的工藝請(qǐng)參閱圖1至圖9，它們是本發(fā)明的一較佳實(shí)施例的各步驟構(gòu)造剖視圖。
如圖1所示，在一已形成有MOS等基礎(chǔ)組件(圖中未示)的半導(dǎo)體基底10上依序沉積一第一銅金屬層12、一材質(zhì)為氮化硅的第一刻蝕終止層14、一材質(zhì)為氟硅玻璃(FSG)的第一介電層16、一材質(zhì)為氮化硅的第二刻蝕終止層18及一材質(zhì)為氟硅玻璃的第二介電層20。
請(qǐng)參閱圖2，在第二介電層20上形成一第一圖案化光刻膠層22，第一圖案化光刻膠層22的刻蝕窗24用來定義出中介窗的尺寸與大小。以第一圖案化光刻膠層22為掩膜，對(duì)半導(dǎo)體基底10進(jìn)行刻蝕，以形成一貫穿第二介電層20、第二刻蝕終止層18及第一介電層16的中介窗26，如圖3所示。
請(qǐng)參閱圖4，去除第一圖案化光刻膠層22，然后在半導(dǎo)體基底上形成一具有較刻蝕窗24尺寸大的刻蝕窗28的第二圖案化光刻膠層30，以第二圖案化光刻膠層30為掩膜，對(duì)這個(gè)所述第二介電層20進(jìn)行刻蝕，以形成一溝槽32與一貫穿第二介電層20且與中介窗26相連接的溝槽34，然后去除第二圖案化光刻膠層30，形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)參閱圖6，在半導(dǎo)體基底10上沉積一材質(zhì)為氮氧化硅的緩沖層36，其中緩沖層36須完全覆蓋溝槽32、34與中介窗26的表面，然后，如圖7所示，利用非等向性刻蝕來去除位于溝槽32、34與中介窗26底部的緩沖層36、第二刻蝕終止層18與第一刻蝕終止層14，以得到一側(cè)壁具有緩沖層的雙鑲嵌構(gòu)造輪廓。
接著進(jìn)行銅導(dǎo)線工藝，而在進(jìn)行銅導(dǎo)線工藝前，還可先對(duì)半導(dǎo)體基底進(jìn)行一預(yù)烤(pre-bake)的工藝，然后參閱圖8所示，在半導(dǎo)體基底10上依序沉積一材質(zhì)為鉭或氮化鉭的金屬阻擋層(圖中未示)，一銅種晶層(圖中未示)與一第二銅金屬層38，然后對(duì)半導(dǎo)體基底10進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械拋光工藝，以去除位于第二介電層20上多余的第二銅金屬層38、銅種晶層、金屬阻擋層(barrier layer)、緩沖層36與部分的第二介電層20，以求全面的平整化，形成如圖9所示的填滿溝槽32、34與中介窗26的銅導(dǎo)線雙鑲嵌結(jié)構(gòu)40。
綜上所述，本發(fā)明是一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)工藝，它是利用在溝槽與中介窗的兩側(cè)壁形成一緩沖層，來改善銅導(dǎo)線本身因應(yīng)力而具有一向外的作用力(pull outforce)，而導(dǎo)致在進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝時(shí)，會(huì)產(chǎn)生缺陷形態(tài)的缺點(diǎn)。
以上所述的實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，本專利的范圍并不僅局限于上述具體實(shí)施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟提供一具有MOS組件的半導(dǎo)體基底，在所述基底上依序形成一第一銅金屬層、一第一刻蝕終止層、一第一介電層、一第二刻蝕終止層及一第二介電層；對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行刻蝕工藝，以形成一溝槽與一中介窗，其中，所述中介窗貫穿所述第一介電層與所述第二刻蝕終止層，所述溝槽貫穿所述第二介電層且底部與所述中介窗相連接；在所述半導(dǎo)體基底上形成一緩沖層，而所述緩沖層覆蓋所述溝槽與所述中介窗表面；以及去除位于所述溝槽與所述中介窗底部的所述緩沖層、所述第二刻蝕終止層及所述第一刻蝕終止層，以得到一側(cè)壁具有緩沖層的雙鑲嵌構(gòu)造輪廓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述第一介電層的材質(zhì)為氟硅玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述第二介電層的材質(zhì)為氟硅玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述第一刻蝕終止層的材質(zhì)為氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述第二刻蝕終止層的材質(zhì)為氮化硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述刻蝕工藝，包括下列步驟在所述第二介電層上形成一第一圖案化光刻膠層；以所述第一圖案化光刻膠層為掩膜對(duì)所述第二介電層、所述第二刻蝕終止層及所述第一介電層進(jìn)行刻蝕，以形成一中介窗；去除所述圖案化第一光刻膠層，在所述半導(dǎo)體基底上形成一第二圖案化光刻膠層；以及以所述第二圖案化光刻膠層為掩膜，對(duì)所述第二介電層進(jìn)行刻蝕，以形成一溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于完成雙鑲嵌構(gòu)造輪廓后，還可進(jìn)行銅導(dǎo)線工藝，它包括下列步驟在所述半導(dǎo)體基底上依序沉積一阻擋層、一銅種晶層及一第二銅金屬層；以及利用化學(xué)機(jī)械拋光法對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行平整化工藝，以去除所述溝槽外多余的所述阻擋層、所述銅種晶層、所述第二銅金屬層、所述緩沖層以及部分所述第二介電層，以獲得一填滿所述溝槽與所述中介窗的銅導(dǎo)線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于所述阻擋層的材質(zhì)為鉭或氮化鉭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于在進(jìn)行銅導(dǎo)線工藝之前，還可先對(duì)所述半導(dǎo)體基底進(jìn)行一預(yù)烤的工藝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種側(cè)壁具有緩沖層的銅雙鑲嵌結(jié)構(gòu)的制造方法，它是在完成溝槽與中介窗的刻蝕工藝后，在半導(dǎo)體基底上沉積一緩沖層，然后去除位于溝槽與中介窗底部的緩沖層，只保留位于溝槽與中介窗兩側(cè)壁的緩沖層，通過位于兩側(cè)壁的緩沖層來克服銅金屬導(dǎo)線具有的張應(yīng)力可能產(chǎn)生的形態(tài)缺陷。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1700441SQ20041001845
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者楊織森, 譚志祥 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司