專利名稱：形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種用于形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，尤其是有關(guān)一種用于形成一高度集成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法。
一般而言，半導(dǎo)體裝置具有一接線被適配成將有關(guān)的元件相互電連接或是電連接到一外部電路。此一接線通過(guò)將一接線材料埋入接觸孔和導(dǎo)通孔來(lái)形成一接線層，并接著處理該接線層而形成。
在需要一低電阻的情況下，典型地為使用一金屬接線。
此一金屬接線由含有少量矽或銅的鋁基材料，或者是含有矽和銅并呈現(xiàn)出低比電阻和優(yōu)良加工性的鋁合金所制成。為了要形成此一金屬接線，一種方法已被廣泛采用，其中一接線材料是依據(jù)一濺鍍法利用一物理氣相沉積(PVD)程序被沉積，以掩埋接觸孔和導(dǎo)通孔。
近來(lái)半導(dǎo)體裝置之高集成趨勢(shì)，無(wú)可避免地將涉及金屬接點(diǎn)尺寸的減小，以及拓樸的增加。結(jié)果，利用濺鍍程序所形成一防擴(kuò)散金屬層的階梯覆蓋乃變差。此造成金屬接線的可靠度劣化。此一防擴(kuò)散金屬層典型地有一多層結(jié)構(gòu)為一由Ti膜和一TiN膜所構(gòu)成。由于此Ti膜和TiN膜有一柱狀結(jié)構(gòu)，故其是利用一O2填料程序而形成。
關(guān)于此點(diǎn)，將參照

圖1描述一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的傳統(tǒng)方法。
圖1為一剖視圖，示出傳統(tǒng)的金屬接線形成用方法。
依據(jù)此方法，一平坦化膜3被首先形成在一導(dǎo)電層1上，此導(dǎo)電層1可為一半導(dǎo)體基片，如圖1中所示。
之后，該平坦化膜3依據(jù)一蝕刻程序，利用一金屬接線用接觸罩(未示出)予選擇性地移除，因而形成一接觸孔5。半導(dǎo)體基片1在其一所欲求的部位，通過(guò)該接觸孔5而被部分地曝光。
然后一鈦膜7和一鈦氮化物膜9被依序地形成于最后得到的結(jié)構(gòu)上。該鈦氮化物膜9然后受到一O2填料程序。因此，得到一防擴(kuò)散層，其有一由鈦膜7和鈦氮化物膜9所組成的多層結(jié)構(gòu)。
然而，傳統(tǒng)的方法具有多項(xiàng)缺點(diǎn)。尤其是，傳統(tǒng)的方法涉及用于超高集成半導(dǎo)體裝置的階梯覆蓋會(huì)變差。結(jié)果，難以控制該TiN薄膜中O2的擴(kuò)散。此產(chǎn)生由O2之過(guò)度擴(kuò)散所造成變差的接觸電阻，或是產(chǎn)生由O2之不足擴(kuò)散所造成電流的漏流。
為了要解決由差的階梯覆蓋所造成的這些問(wèn)題點(diǎn)，傳統(tǒng)的方法需要使用一準(zhǔn)直程序和一寬間隙程序。然而，這些程序降低了半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)性。
本發(fā)明之一目的，為解決現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的上述問(wèn)題，和提供一種用于形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其不需要一額外的熱程序，使得處理步驟的數(shù)目可減少，因而減小了制造費(fèi)用并改善了半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)性。
本發(fā)明之另一項(xiàng)目的，為提供一種用于形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其可改善一半導(dǎo)體裝置的可靠度，因而促成了一半導(dǎo)體裝置的高集成度。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，它包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基片；形成一層間隔離用膜被提供以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上；形成一第一鈦膜在該層間隔離用膜之形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方；形成一多重層在該第一鈦膜上方，此多重層為由一第一鈦氮化物膜、一鈦氧化物膜以及一第二鈦氮化物膜所組成；形成一第二鈦膜在該第二鈦氮化物膜上方；以及形成一金屬接線在該第二鈦膜上方。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于形成半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，它包括以下步驟制備一半導(dǎo)體基片；形成一層間隔離用膜被提供以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上；形成一第一鈦膜在該層間隔離用膜之形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方；形成一多重層在該第一鈦膜上方，此多重層為由一鈦氮化物膜和一鈦氧化物膜所組成；形成一第二鈦膜在該鈦氮化物膜上方；以及形成一金屬接線在該第二鈦膜上方。
本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)，通過(guò)以下參照附圖和實(shí)施例說(shuō)明，將變得明白清楚，其中圖1為一剖視圖，顯示出一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的傳統(tǒng)方法；和圖2和3為剖視圖，分別顯示出依據(jù)本發(fā)明，一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法。
圖2和3顯示出依據(jù)本發(fā)明一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法。
依據(jù)本發(fā)明的方法，一平坦化膜13首先形成于一半導(dǎo)體基片11上方，如圖2中所示。
之后，該平坦化膜13依據(jù)一蝕刻程序，利用一金屬接線接觸罩(未示出)被加以蝕刻，藉以形成一接觸孔15。該半導(dǎo)體基片11在其一預(yù)定部位，經(jīng)由該接觸孔15被部分地曝光。
一鈦膜17然后依據(jù)一準(zhǔn)直程序，在最終所得到的結(jié)構(gòu)上方，被沉積到一要求的厚度。一由具有高熔點(diǎn)之抗熱金屬所制成的層可予形成，以取代該鈦膜17。例如，所述抗熱金屬可為W或Ta。
一多重層，其含有一第一鈦氮化物膜19、一鈦氧化物膜21以及一第二鈦氧化物膜23，在一叢集裝置中，利用一準(zhǔn)直儀而不產(chǎn)生真空斷裂，被形成在該鈦膜17上方。該多重層可由一具有高熔點(diǎn)之抗熱金屬所制成，例如W或Ta，以取代鈦。
該由第一鈦氮化物膜19、鈦氧化物膜21以及第二鈦氮化物膜23所組成多重層之沉積，是于單一個(gè)濺鍍用容室中實(shí)施。
該第一鈦氮化物膜19之沉積，是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和N2之混合而達(dá)成，該鈦氧化物膜21之沉積，是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，但利用Ar和O2之混合而達(dá)成。而該第一鈦氮化物膜19之沉積，是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和N2之混合而達(dá)成。
該鈦氧化物膜21之沉積，系在O2的分壓對(duì)應(yīng)于標(biāo)靶被氧化成TiOx之壓力的情況下執(zhí)行。O2的分壓受到濺鍍裝置、沉積程序中的供應(yīng)電壓以及溫度之影響。
該鈦氧化物膜21之沉積，可在該供應(yīng)電壓范圍為自大約4KW到大約20KW，并且O2的分壓為相應(yīng)于氣體混合物總壓的70％之情況下達(dá)成。
由于該鈦氧化物膜21含有足夠量的O2，故不需要在后續(xù)來(lái)執(zhí)行一額外的熱程序作為填塞O2。
該等鈦氮化物膜19和23系依據(jù)后續(xù)的熱程序而被改變成鈦氧化物氮化物膜(未示出)。因此，可獲得一可靠的防擴(kuò)散膜。
之后，一第二鈦膜25、一鋁合金膜27以及一防反射膜29，系在一叢集的濺鍍裝置中，被依序地形成于該第二鈦氮化物膜23上方，如圖3中所示。
該鋁合金膜27之沉積的實(shí)施方式，為使得其依據(jù)雙階梯沉積程序，或諸如軟熔程序的高溫鋁合金化程序，完全填滿該接觸孔15。
雖然未顯示出，該等膜25、27以及29然后依據(jù)蝕刻程序，利用金屬接線罩，予選擇性地移除。因此，一金屬接線為獲得。
依據(jù)本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例，該防擴(kuò)散膜可有一由一第一鈦膜、一鈦氮化物膜、一鈦氧化物膜以及一第二鈦膜所組成的多層結(jié)構(gòu)。在此例中，使用到相同于圖2和3中的程序。
由上述說(shuō)明可清楚得知，依據(jù)本發(fā)明的金屬接線形成方法提供了多項(xiàng)效果。
亦即，依據(jù)本發(fā)明，可精確并可重覆地控制在接觸孔區(qū)域處被擴(kuò)散入防擴(kuò)散膜中O2的量。因此，可獲致一可靠的防擴(kuò)散膜。
本發(fā)明的方法毋需額外的熱程序，因?yàn)樵跒R鍍程序中O2由鈦氧化物膜所供應(yīng)。因此，可減少處理步驟的數(shù)目。
此造成制造費(fèi)用的降低以及半導(dǎo)體裝置之生產(chǎn)性的改善。
因此，半導(dǎo)體裝置可靠性之改善可獲得，藉以獲得半導(dǎo)體裝置之高集成。
雖然本發(fā)明的較佳實(shí)施例已就說(shuō)明性之目的加以揭示，本領(lǐng)域的熟練人員將可理解到，在不偏離所附權(quán)利要求書中所揭示本發(fā)明的范圍和精神下，可有各式改變、增加以及替代。
權(quán)利要求
1.一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基片；形成一層間隔離用膜被提供以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上；形成一第一高熔點(diǎn)金屬膜在該層間隔離用膜形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方；形成一多重層在該第一高熔點(diǎn)金屬膜上方，此多重層為由一第一高熔點(diǎn)金屬氮化物膜、一高熔點(diǎn)金屬氧化物膜以及一第二高熔點(diǎn)金屬氮化物膜所組成；形成一第二高熔點(diǎn)金屬膜在該第二高熔點(diǎn)金屬氮化物膜上方；以及形成一金屬接線在該第二高熔點(diǎn)金屬膜上方。
2.如權(quán)利要求1所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該高熔點(diǎn)金屬為鈦。
3.如權(quán)利要求2所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該多重層的第一鈦氮化物膜、鈦氧化物膜以及第二鈦氮化物膜于單一個(gè)濺鍍室中形成。
4.如權(quán)利要求2所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該第一鈦氮化物膜是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和N2的氣體混合物而形成。
5.如權(quán)利要求2所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該鈦氧化物膜是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和O2的氣體混合物而形成。
6.如權(quán)利要求5所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該鈦氧化物膜之形成，是利用4KW到20KW的供應(yīng)電壓，在O2的分壓為該氣體混合物之總壓的70％或更低之情況下達(dá)成。
7.如權(quán)利要求2所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該第二鈦氮化物膜是依據(jù)一濺鍍程序，利用Ar和N2的氣體混合物而形成。
8.如權(quán)利要求2所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于積層的第一鈦膜、第一鈦氮化物膜、鈦氧化物膜、第二鈦氮化物膜以及第二鈦膜被利用作為一防擴(kuò)散膜。
9.如權(quán)利要求1所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于形成金屬接線的步驟包括依序地形成一鋁合金層和一防反射層在該第二鈦膜上方的步驟。
10.如權(quán)利要求1所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該高熔點(diǎn)金屬選自Ta、W以及其他具有高熔點(diǎn)之抗熱金屬。
11.一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基片；形成一層間隔離用膜被提供以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上；形成一第一高熔點(diǎn)金屬膜在該層間隔離用膜形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方；形成一多重層在該第一高熔點(diǎn)金屬膜上方，此多重層為由一高熔點(diǎn)金屬氮化物膜和一高熔點(diǎn)金屬氧化物膜所組成；形成一第一高熔點(diǎn)金屬膜在該高熔點(diǎn)金屬氮化物膜上方；以及形成一金屬接線在該第二高熔點(diǎn)金屬膜上方。
12.如權(quán)利要求11所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該高熔點(diǎn)金屬為鈦、
13.如權(quán)利要求12所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該多重層的鈦氮化物和鈦氧化物膜于單一個(gè)濺鍍室中形成。
14.如權(quán)利要求12所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該鈦氮化物膜是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和N2的氣體混合物而形成。
15.如權(quán)利要求12所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該鈦氧化物膜是依據(jù)一反應(yīng)性濺鍍程序，利用Ar和O2的氣體混合物而形成。
16.如權(quán)利要求15所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該鈦氧化物膜之形成，是利用4KW到20KW的供應(yīng)電壓，在O2的分壓為該氣體混合物之總壓的70％或更低之情況下達(dá)成。
17.如權(quán)利要求12所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于積層的第一鈦膜、鈦氮化物膜、鈦氧化物膜、以及第二鈦膜被利用作為一防擴(kuò)散膜。
18.如權(quán)利要求11所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于形成金屬接線的步驟包括依序地形成一鋁合金層和一防反射層在該第二鈦膜上方的步驟。
19.如權(quán)利要求11所述用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于該高溶點(diǎn)金屬是選自Ta、W以及其他具有高熔點(diǎn)之抗熱金屬。
20.一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法，其特征在于包括以下步驟提供一半導(dǎo)體基片；形成一層間隔離用膜被提供以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上；形成一第一鈦膜在該層間隔離用膜之形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方；形成一多重層在該第一鈦膜上方，此多重層為由一第一鈦氮化物膜、一鈦氧化物膜以及一第二鈦氮化物膜所組成；形成一第二鈦膜在該第二鈦氮化物膜上方；以及形成一金屬接線在該第二鈦膜上方。
全文摘要
一種用于形成一半導(dǎo)體裝置之金屬接線的方法,包括的步驟為:提供一半導(dǎo)體基片:形成一層間隔離用膜設(shè)置以一接觸孔在該半導(dǎo)體基片上;形成一第一鈦膜在該層間隔離用膜之形成后所得到的最終結(jié)構(gòu)上方;形成一多重層在該第一鈦膜上方,此多重層為由一第一鈦氮化物膜、一鈦氧化物膜以及一第二鈦氮化物膜所組成;形成一第二鈦膜在該第二鈦氮化物上方;以及形成一金屬接線在該第二鈦膜上方。
文檔編號(hào)C23C14/00GK1170957SQ97113989
公開(kāi)日1998年1月21日 申請(qǐng)日期1997年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月27日
發(fā)明者金憲度 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社