專利名稱：金屬導(dǎo)線的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超大型集成電路(integrated circuits；ICS)的制作工藝技術(shù)，特別是涉及一種金屬導(dǎo)線(metal line)的制造方法，。
以下利用

圖1A～圖1D所示的金屬導(dǎo)線制作工藝剖面示意圖，以說明首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，該圖顯示形成有導(dǎo)電區(qū)域12的半導(dǎo)體基底10剖面圖。接著，半導(dǎo)體基底10表面覆蓋有絕緣層14。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，選擇性蝕刻氧化絕緣層14，以形成露出上述導(dǎo)電區(qū)域12的鑲嵌結(jié)構(gòu)(damascene)16。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C，在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)16的表面形成鈦層(Ti)/氮化鈦層(TiN)構(gòu)成的薄襯墊層18，接著沉積一鎢金屬層20。
其次，請(qǐng)參照?qǐng)D1D，利用化學(xué)機(jī)械研磨法，去除絕緣層14上方的鎢金屬層20，以留下當(dāng)作金屬導(dǎo)線ML的鎢金屬20a以及鈦層/氮化鈦層18a，由于近年來半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)不斷地改進(jìn)，晶片所含元件數(shù)量不斷地增加，以及元件尺寸也因積集度的提高而不斷縮小，在積集密度愈大的情況下，當(dāng)以化學(xué)機(jī)械研磨鎢金屬層時(shí)，CMP參數(shù)難以控制，其下方的絕緣層則容易被研磨掉，并形成如圖1D所示的凹陷現(xiàn)象，且絕緣層被磨掉處當(dāng)曝光時(shí)會(huì)造成反射，而使得分辨率變差。
本發(fā)明的目的在于提供一種金屬導(dǎo)線的制造方法，其能夠避免化學(xué)機(jī)械研磨過程中導(dǎo)致金屬凹陷及絕緣層被磨掉所產(chǎn)生的腐蝕(erosion)現(xiàn)象，并可提高曝光的分辨率。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種一種金屬導(dǎo)線的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底形成有一導(dǎo)電區(qū)域；(b)全面性形成一絕緣層，以覆蓋上述半導(dǎo)體基底；(c)在上述絕緣層表面形成一犧牲層；(d)選擇性蝕刻上述犧牲層以及上述絕緣層，以形成一露出上述導(dǎo)電區(qū)域的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(e)全面性形成一金屬層，該金屬層填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；以及(f)化學(xué)機(jī)械研磨上述金屬層，以去除上述犧牲層表面的金屬層，而留下一當(dāng)作金屬導(dǎo)線的金屬結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供一種一種金屬導(dǎo)線的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底形成有一導(dǎo)電區(qū)域；(b)全面性形成一氧化絕緣層，以覆蓋上述半導(dǎo)體基底；(c)在上述氧化絕緣層表面形成一氮化硅犧牲層；(d)選擇性蝕刻上述氮化硅犧牲層以及上述氧化絕緣層，以形成一露出上述導(dǎo)電區(qū)域的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(e)在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)的上表面以及側(cè)壁形成一鈦/氮化鈦襯墊層；(f)全面性形成一鎢金屬層，該鎢金屬層填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；(g)化學(xué)機(jī)械研磨上述鎢金屬層，以去除上述氮化硅犧牲層表面的鎢金屬層，而留下一當(dāng)作金屬導(dǎo)線的鎢金屬結(jié)構(gòu)；以及(h)去除上述氮化硅犧牲層。
并且，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，上述絕緣層可以利用化學(xué)氣相沉積法，并且以四乙氧基硅烷為主反應(yīng)氣體以形成的二氧化硅層。此時(shí)犧牲層利用化學(xué)氣相沉積法所形成的氮化硅層或是氮氧硅化物。
再者，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，上述金屬層可以是利用化學(xué)氣相沉積法所形成的鎢金屬層。
再者，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，步驟(e)以前可以還包括形成一襯墊層于上述鑲嵌結(jié)構(gòu)的表面步驟。
并且，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，上述襯墊層是鈦層或是鈦層/氮化鈦層。
再者，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，上述導(dǎo)電區(qū)域可以是金屬導(dǎo)線。
再者，上述金屬導(dǎo)線的制造方法之中，可以還包括在步驟(f)之后，還包括一去除犧牲層的步驟。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于，其通過增加一犧牲層(研磨停止層)，能夠在化學(xué)機(jī)械研磨過程中，避免化學(xué)機(jī)械研磨過程中導(dǎo)致金屬凹陷及絕緣層被磨掉所產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象，并避免曝光時(shí)造成反射，故而提高曝光的分辨率。
下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1A～圖1D為現(xiàn)有技術(shù)金屬導(dǎo)線的制作工藝剖面示意圖；圖2A～圖2E為本發(fā)明實(shí)施例的金屬導(dǎo)線的制作工藝剖面示意圖。
符號(hào)的說明100、100～半導(dǎo)體基底。
12、200～導(dǎo)電區(qū)域。
14、140～氧化絕緣層。
150～氮化硅犧牲層。
16、160～鑲嵌結(jié)構(gòu)。
18、18a、180、180a～鈦襯墊層。
20、20a、200、200a～鎢金屬層。
ML～金屬導(dǎo)線。
D～凹陷(dishing)。
首先，請(qǐng)參照?qǐng)D2A，該圖顯示形成有例如下層金屬導(dǎo)線(metalline)的導(dǎo)電區(qū)域120的半導(dǎo)體基底100剖面圖，上述半導(dǎo)體基底100例如由單晶硅基材構(gòu)成。接著，利用低壓化學(xué)氣相沉積法(low pressure chemical vapordeposition；LPCVD)，并且采用四乙氧基硅烷(tetra-ethyl-ortho-silicate；TEOS)為主反應(yīng)氣體，來形成二氧化硅(silicon oxide)材料構(gòu)成的絕緣層140，然后，同樣利用低壓化學(xué)氣相沉積法，并且采用二氯硅烷(SiH2Cl2)與氨氣(NH3)為主反應(yīng)氣體，以形成氮化硅材料構(gòu)成的犧牲層(sacrificiallayer)150。此犧牲層150必須能夠當(dāng)作后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨法(chemicalmechanical polishing；CMP)的研磨停止層(polishing stop layer)，再者，必須與下層的氧化絕緣層140具有不同的蝕刻特性。因此，亦可以利用氮氧化硅化合物(silicon oxy-nitride)材料來取代氮化硅材料。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，利用反應(yīng)性離子蝕刻法(reactive ion etching；RIE)依序而選擇性地蝕刻上述氮化硅犧牲層150以及氧化絕緣層140，以形成露出上述導(dǎo)電區(qū)域120的鑲嵌結(jié)構(gòu)160。然后利用化學(xué)氣相沉積法以在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)160的表面形成鈦層(Ti)/氮化鈦層(TiN)構(gòu)成的薄襯墊層180。另外，也可利用鈦層取代上述鈦層/氮化鈦層。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，利用化學(xué)氣相沉積法，并且采用六氟化鎢為主要反應(yīng)氣體而沉積一鎢金屬層200。本實(shí)施例以鎢為例子，然而只要具有導(dǎo)電作用的金屬，例如鋁金屬、鋁銅合金、銅皆適用于本發(fā)明。
其次，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，利用化學(xué)機(jī)械研磨法，并且采用適當(dāng)?shù)难袧{、操作時(shí)間、研磨速度，以去除犧牲層150上方的鎢金屬層200，以留下當(dāng)作金屬導(dǎo)線ML的鎢金屬200a以及鈦層/氮化鈦層180a。
最后，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，利用含有磷酸的緩沖溶液以去除當(dāng)作研磨停止層的犧牲層150。
雖然結(jié)合以上較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬導(dǎo)線的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底形成有一導(dǎo)電區(qū)域；(b)全面性形成一絕緣層，以覆蓋上述半導(dǎo)體基底；(c)在上述絕緣層表面形成一犧牲層；(d)選擇性蝕刻上述犧牲層以及上述絕緣層，以形成一露出上述導(dǎo)電區(qū)域的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(e)全面性形成一金屬層，該金屬層填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；以及(f)化學(xué)機(jī)械研磨上述金屬層，以去除上述犧牲層表面的金屬層，而留下一當(dāng)作金屬導(dǎo)線的金屬結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述絕緣層利用化學(xué)氣相沉積法，并以四乙氧基硅烷為主反應(yīng)氣體以形成的二氧化硅層。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述犧牲層利用化學(xué)氣相沉積法所形成的氮化硅層。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述金屬層利用化學(xué)氣相沉積法所形成的鎢金屬層。
5.如權(quán)利要求4所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中步驟(e)以前還包括在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)表面形成一襯墊層的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述襯墊層為鈦層。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述襯墊層為鈦層/氮化鈦層。
8.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述導(dǎo)電區(qū)域?yàn)榻饘賹?dǎo)線。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中在步驟(f)之后，還包括一去除犧牲層的步驟。
10.如權(quán)利要求9所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中利用含有磷酸的緩沖溶液以去除犧牲層。
11.一種金屬導(dǎo)線的制造方法，包括下列步驟(a)提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底形成有一導(dǎo)電區(qū)域；(b)全面性形成一氧化絕緣層，以覆蓋上述半導(dǎo)體基底；(c)在上述氧化絕緣層表面形成一氮化硅犧牲層；(d)選擇性蝕刻上述氮化硅犧牲層以及上述氧化絕緣層，以形成一露出上述導(dǎo)電區(qū)域的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(e)在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)的上表面以及側(cè)壁形成一鈦/氮化鈦襯墊層；(f)全面性形成一鎢金屬層，該鎢金屬層填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；(g)化學(xué)機(jī)械研磨上述鎢金屬層，以去除上述氮化硅犧牲層表面的鎢金屬層，而留下一當(dāng)作金屬導(dǎo)線的鎢金屬結(jié)構(gòu)；以及(h)去除上述氮化硅犧牲層。
12.如權(quán)利要求11所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中上述導(dǎo)電區(qū)域是金屬導(dǎo)線。
13.如權(quán)利要求11所述的金屬導(dǎo)線的制造方法，其中利用含有磷酸的緩沖溶液來去除犧牲層。
全文摘要
一種金屬導(dǎo)線的制造方法,先提供半導(dǎo)體基底,其形成有導(dǎo)電區(qū)域。接著,全面形成一絕緣層,以覆蓋半導(dǎo)體基底。然后在絕緣層表面形成犧牲層。其次選擇蝕刻犧牲層及絕緣層,以形成露出導(dǎo)電區(qū)域的鑲嵌結(jié)構(gòu)。之后全面形成金屬層,其填入鑲嵌結(jié)構(gòu)。然后化學(xué)機(jī)械研磨金屬層,來去除犧牲層表面的金屬層,留下當(dāng)作金屬導(dǎo)線的金屬結(jié)構(gòu)。本發(fā)明避免在化學(xué)機(jī)械研磨過程中導(dǎo)致金屬凹陷及絕緣層被磨掉所產(chǎn)生的腐蝕,并提高曝光的分辨率。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1347148SQ0013045
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2000年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
發(fā)明者顏俊耀, 李惠民 申請(qǐng)人:茂德科技股份有限公司