本發(fā)明揭露大致關(guān)于設(shè)計(jì)及制造集成電路(IC，Integrated Circuit)裝置。本發(fā)明揭露適用在22納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)及更超越的技術(shù)中填充集成電路裝置中的凹陷而不具有空隙或間隙。

背景技術(shù)：

一般而言，在集成電路裝置的制造中，光學(xué)微影制程可被用在轉(zhuǎn)印/圖案化用于建立各種裝置、元件及電路的凹穴、溝槽及/或凹陷區(qū)域上。不同類型的凹穴可以在該制造流程的不同的階段形成。例如，該凹穴可以具有不同的形狀、深度及/或尺寸并且可以建立在襯底的不同區(qū)域中。例如，用以形成接觸的凹穴可能具有一種尺寸及深寬比(例如，深度對(duì)寬度的比)、可能位在該襯底中的特定位置及可能以諸如鎢(W，Tungsten)的特定材料填充，而用于金屬線路的溝槽可能具有不同的尺寸及深寬比并且可能以諸如銅(Cu，Copper)的不同的材料來(lái)填充。在金屬層中的該金屬線路溝槽或通道可以用在該集成電路中內(nèi)用于連接不同的裝置的銅來(lái)填充，而淺溝槽隔離(STI，Shallow Trench Isolation)區(qū)域可用氧化物填充以用于將各種裝置彼此電性絕緣。在該半導(dǎo)體工業(yè)上，先進(jìn)的技術(shù)被用來(lái)設(shè)計(jì)及制造可能包含具有較小的幾何的電路元件(例如，晶體管、互連線路、導(dǎo)通孔等等)的較小的集成電路裝置。然而，在較小的集成電路裝置中，以不同材料所填充的凹穴可能收縮，該收縮會(huì)帶來(lái)各種挑戰(zhàn)。例如，填充有材料(例如，銅)的溝槽可能經(jīng)由填充而使得可能發(fā)展出孔隙斑點(diǎn)/區(qū)域，該孔隙斑點(diǎn)/區(qū)域可能由于該材料的不充足/不規(guī)則的填充所造成。該孔隙可能會(huì)降低集成電路裝置中的各層或元件之間的互連性及造成性能或可靠度問題。例如，該孔隙可能因?yàn)闇喜?例如，太深)具有高深寬比，使得該填充材料可能無(wú)法完全填充該溝槽。

圖1A為在例示性集成電路裝置中的各層的橫截面圖示。圖1A說(shuō)明包含在硅(Si，Silicon)襯底(為了說(shuō)明方便而未圖示)上方的層間介電層(ILD，Interlayer Dielectric)101、主動(dòng)區(qū)域及柵極接觸(例如，鎢)103a至103d、蝕刻終止層105、另一層層間介電層107、介電質(zhì)硬掩膜(DHM，Dielectric Hard-Mask)層109(諸如氮氧化硅(SiON，Silicon Oxynitride))、金屬硬掩膜(MHM，Metal Hard-Mask)層111(例如，氮化鈦(TiN，Titanium Nitride))及形成在該金屬硬掩膜層111的上表面上的金屬(例如，銅)層113的堆迭100。此外，該金屬層可以填充可能已經(jīng)通過(guò)各種集成電路制造(例如，微影-蝕刻)流程所形成的凹穴/溝槽115及117(例如，導(dǎo)通孔或金屬線路溝槽)。在用金屬填充之前，可以形成薄阻障/種子層119于該凹穴內(nèi)。

圖1B及1C說(shuō)明在例示性集成電路裝置中的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。在圖1B中，影像121包含溝槽115，該溝槽115是以材料(例如，銅)填充；然而，存在著可能因?yàn)樘畛洳牧喜怀渥闼鶎?dǎo)致的孔隙123。再者，圖1C描繪的是說(shuō)明該孔隙123的不同視角的影像125。

如所說(shuō)明者，不同的凹穴/溝槽(例如，115或117)可以在不同的深度產(chǎn)生不同的深寬比。在深溝槽(例如，高深寬比)的例子中，有可能該溝槽沒有完全地以想要的材料填充，其中可能存在孔隙或間隙。如同所提到的，此類的孔隙或間隙可能造成在集成電路裝置中的效能或可靠度上的問題。

因此，在集成電路裝置及其結(jié)果裝置中，對(duì)于能夠?qū)Ω呱顚挶劝佳ㄌ畛涠粫?huì)有孔隙或間隙的方法將存在著需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明揭露的一方面是包含在襯底中的凹穴的降低的深寬比的集成電路裝置，其中，該凹穴可以個(gè)別的材料填充并且于該填充材料中不具有孔隙或間隙。

本發(fā)明揭露的另一個(gè)方面為用于減少在襯底中的凹穴的深寬比的方法，其中，該凹穴可以個(gè)別的材料填充而不會(huì)有孔隙或間隙于該填充材料中。

本發(fā)明揭露的額外方面及其它特征將在后續(xù)說(shuō)明中提出并且有一部分對(duì)于具有一般熟習(xí)該項(xiàng)技藝中的人士當(dāng)審視下文或可能由本發(fā)明揭露的實(shí)施而學(xué)會(huì)之后將是顯而易見的。如附加的權(quán)利要求書中所明確指出者，可以實(shí)現(xiàn)并獲得本發(fā)明揭露的優(yōu)點(diǎn)。

依據(jù)本發(fā)明揭露，某些技術(shù)功效可以通過(guò)一種方法而部分達(dá)成，該方法包含：在第一層間介電層中提供主動(dòng)區(qū)域及/或柵極接觸；形成選擇性保護(hù)覆蓋層于該接觸的上表面上；形成第二層間介電層于該保護(hù)覆蓋層的上表面上及該第一層間介電層的上表面上；形成硬掩膜堆迭于該第二層間介電層上；在該第二層間介電層及硬掩膜堆迭中，形成曝露一個(gè)或多個(gè)保護(hù)覆蓋層的凹穴；在該堆迭中移除選擇性層以降低該凹穴的深度；以及以金屬層填充該凹穴，其中，在一個(gè)或多個(gè)凹穴中的該金屬層連接至經(jīng)曝露的該一個(gè)或多個(gè)保護(hù)覆蓋層的上表面。

其中一個(gè)方面包含在形成該選擇性保護(hù)覆蓋層之前，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polishing)。另一個(gè)方面包含在形成該第二層間介電層之前，形成蝕刻終止層。

在其中一個(gè)方面中，該硬掩膜堆迭的形成包含形成第一介電質(zhì)硬掩膜(DHM1，Dielectric Hard-Mask)層、金屬硬掩膜(MHM，Metal Hard-Mask)層、第二介電質(zhì)硬掩膜(DHM2，Dielectric Hard-Mask)層、旋涂式硬掩膜(SOH，Spin-On Hard-Mask)層及抗反射涂布(Anti-Reflective Coating，ARC)硬掩膜層。

在某些方面中，該選擇性層包含該金屬硬掩膜層、該第二介電質(zhì)硬掩膜層、該旋涂式硬掩膜層及該抗反射涂布層。

在另一個(gè)方面中，該方法包含在形成該金屬層之前，共形地形成阻障金屬/種子層于該第一介電質(zhì)硬掩膜層及層間介電層的曝露表面上。在其中一個(gè)方面中，該方法包含移除經(jīng)曝露的該一個(gè)或多個(gè)保護(hù)覆蓋層的上方部分。

在某些方面中，該金屬硬掩膜層的移除速率較快于經(jīng)曝露的該一個(gè)或多個(gè)保護(hù)覆蓋層的該上方部分的移除速率。在另一個(gè)方面中，該方法包含在以該金屬層填充后，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨到達(dá)該第二層間介電層的上表面。在其中一個(gè)方面中，該保護(hù)覆蓋層包括釕覆蓋層。在另一個(gè)方面中，該接觸為以鎢填充的凹穴。

在另一個(gè)方面中，該凹穴包含互連導(dǎo)通孔及溝槽。

在其中一個(gè)方面中，該金屬包含銅，并且該方法更包含通過(guò)電化學(xué)電鍍(ECP，Electrochemical Plating)以銅填充該凹穴。

依據(jù)本發(fā)明揭露，某些技術(shù)功效通過(guò)一種裝置而部分達(dá)成，該裝置包含：在第一層間介電層中的主動(dòng)區(qū)域及/或柵極接觸；于該接觸的上表面上的選擇性保護(hù)覆蓋層；于該保護(hù)覆蓋層的上表面上及該第一層間介電層的上表面上的第二層間介電層；以及穿越該第二層間介電層到達(dá)該保護(hù)覆蓋層的導(dǎo)通孔。

在其中一個(gè)方面中，該裝置包含在該第二層間介電層中的金屬線路溝槽。

在另一個(gè)方面中，該裝置包含在該第二層間介電層下方的蝕刻終止層。在其中一個(gè)方面中，該保護(hù)覆蓋層包含釕。

本發(fā)明揭露的額外方面及技術(shù)功效對(duì)于熟習(xí)該項(xiàng)技藝的人士由下文的詳細(xì)說(shuō)明將立即變得顯而易見，其中，本發(fā)明揭露的實(shí)施例僅是通過(guò)經(jīng)過(guò)考量的最佳模式的說(shuō)明的方式而做描述以實(shí)施本發(fā)明揭露。如同將會(huì)了解的是，本發(fā)明揭露能夠使用于其它及不同的實(shí)施例，并且該發(fā)明的幾個(gè)細(xì)節(jié)能夠以各種明顯的方面而做修改，所有修改并不會(huì)脫離違反本發(fā)明揭露。因此，該圖式及描述將視為在本質(zhì)上說(shuō)明的目的，而非視為限定。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明揭露通過(guò)在該附加描繪中的圖式的例子而作說(shuō)明，并且并非用以限定，并且其中，相同的元件符號(hào)意指類似的元件，并且其中：

圖1A為在例示性的集成電路裝置中的各種材料層的橫截面圖式；

圖1B及1C說(shuō)明在例示性的集成電路裝置中具有孔隙的結(jié)構(gòu)的橫截面圖式；以及

圖2A至2I為依據(jù)例示性的實(shí)施例，概要性說(shuō)明用于減少在集成電路裝置中的凹穴的深寬比及能夠無(wú)缺陷地填充該凹穴的制造流程。

符號(hào)說(shuō)明

100 堆迭 101 層間介電層

103a 主動(dòng)區(qū)域及柵極接觸 103b 主動(dòng)區(qū)域及柵極接觸

103c 主動(dòng)區(qū)域及柵極接觸 103d 主動(dòng)區(qū)域及柵極接觸

105 蝕刻終止層 107 層間介電層

109 介電質(zhì)硬掩膜、第一介電質(zhì)硬掩膜

111 金屬硬掩膜層 113 金屬層

115 凹穴、溝槽 117 凹穴、溝槽

119 阻障/種子層 121 影像

123 孔隙 125 影像

201a 保護(hù)覆蓋層 201b 保護(hù)覆蓋層

201c 保護(hù)覆蓋層 201d 保護(hù)覆蓋層

203 第二介電質(zhì)硬掩膜層 205 旋涂式硬掩膜層

207 抗反射涂布層 209 凹穴

211 氮氧化硅層 213 底部-抗反射-涂布層

215 光阻層 217 凹穴

219 凹穴 221a 深度

221b 深度 221c 深度

221d 深度 223 寬度

225 覆蓋層 227 覆蓋層。

具體實(shí)施方式

在下文的說(shuō)明中，為了解釋的目的，將提出各種特定的細(xì)節(jié)以提供例示性的實(shí)施例的完整的了解。然而，顯然該例示性實(shí)施例可不以這些特定細(xì)節(jié)實(shí)施或者以等效的配置實(shí)施。在其它例子中，眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置是以方塊圖形式顯示，以避免非必要地模糊例示性實(shí)施例。此外，除非另外指示，否則該說(shuō)明書及權(quán)利要求書內(nèi)所使用的所有表示數(shù)量、比例及要素的數(shù)字性質(zhì)、反應(yīng)條件等等的數(shù)字應(yīng)當(dāng)理解為在所有例子中以名詞＂大約＂來(lái)做修飾。

本發(fā)明揭露著重及解決在以個(gè)別的材料填充凹穴時(shí)所伴隨的在集成電路裝置中的凹穴內(nèi)有孔隙及不規(guī)則的間隙的問題。本發(fā)明揭露著重及解決此類問題，例如(但不限于)通過(guò)移除在該集成電路中的一層或一層以上的材料以減少在襯底中的凹穴的深寬比(例如，深度)，使得該凹穴可以個(gè)別的材料填充并且在該填充中不會(huì)具有孔隙或間隙。

圖2A至2I為依據(jù)例示性實(shí)施例，概要地說(shuō)明用于減少在集成電路裝置中的凹穴的深寬比及能夠無(wú)缺陷地填充該凹穴的制造流程。

圖2A說(shuō)明包含該主動(dòng)區(qū)域及可用諸如鎢的材料形成的柵極接觸103a至103d的該層間介電層101。在平坦化(例如，通過(guò)化學(xué)機(jī)機(jī)械研磨制程)該接觸達(dá)到該層間介電層101的該上表面之后，如圖2B所示，釕(Ru)保護(hù)覆蓋層201a至201d可以選擇性地沉積在該鎢接觸103a至103d的上表面上。該釕覆蓋層201a至201d的沉積可以通過(guò)使用熱化學(xué)氣相沉積制程。在圖2C中，蝕刻終止層105為形成在該層間介電層101的上表面及該釕覆蓋層201a至201d的上表面上。接著，形成層間介電層107(例如，諸如氧碳氮化硅的低k介電材料)。金屬線路溝槽及導(dǎo)通孔將形成于該層間介電層107之內(nèi)及穿越該層間介電層107。接著，第一介電質(zhì)硬掩膜(DHM1)層109、金屬硬掩膜層111、第二介電質(zhì)硬掩膜(DHM2)層203、旋涂式硬掩膜層205及用于蝕刻轉(zhuǎn)移及反射控制的抗反射涂布層(例如，氮氧化硅)207為連續(xù)地形成于該層間介電層107的上方。

在圖2D中，各種可獲得的集成電路制造流程(例如，微影-蝕刻雙圖案化)可被用來(lái)產(chǎn)生用于金屬線路溝槽圖案化的凹穴209。接著，該旋涂式硬掩膜層205及抗反射涂布硬掩膜層207可以移除。在圖2E中，另一個(gè)旋涂式硬掩膜層205可以沉積在該凹穴209中及該第二介電質(zhì)硬掩膜層203的剩余區(qū)段的上表面上。額外的材料層(例如，氮氧化硅層211)、底部-抗反射-涂布(BARC，Bottom-AntiReflective-Coating)層213及光阻層215為個(gè)別地形成于該旋涂式硬掩膜層205的上表面上而用于導(dǎo)通孔圖案化。

在圖2F中，各種集成電路制造流程可被用以產(chǎn)生凹穴217及219，其中該凹穴217(例如，金屬線路溝槽)可以延伸進(jìn)入該層間介電層107中。該凹穴219(例如，導(dǎo)通孔)可以延伸較深入，穿越該層間介電層107，到達(dá)該釕覆蓋層201c及201d并曝露出該釕覆蓋層201c及201d的上表面。在金屬線路溝槽217及導(dǎo)通孔219的完全蝕刻期間，該第二介電質(zhì)硬掩膜層203的剩余區(qū)段、旋涂式硬掩膜層205、氮氧化硅層211、底部-抗反射-涂布層213及光阻215將被移除而留下該金屬硬掩膜層111的區(qū)段于該堆迭的頂部上。如圖所示，凹穴217可以位在221a的深度及223的寬度。同樣地，凹穴219可以結(jié)合221b的深度及類似于寬度223的寬度。

在圖2G中，各種集成電路制造制程(例如，濕式清潔)可被用來(lái)蝕刻及移除該金屬硬掩膜層111的剩余區(qū)段及每一個(gè)該釕覆蓋層201c及201d的上方部分而留下部分釕覆蓋層225及227。應(yīng)該留意的是使用于該蝕刻制程的化學(xué)物可能以較快于該釕覆蓋層201c及201d(例如，低于1納米/分鐘)的速率(例如，320納米/分鐘)蝕刻該金屬硬掩膜/氮化鈦層111；因此，即使在蝕刻移除該氮化鈦層111之后，該部分釕覆蓋層225及227仍然存在以保護(hù)該鎢接觸103c及103d。如圖所示，圖2F的該氮化鈦層111的移除可以減少?gòu)?21a至221c的凹穴217的深度，該深度可以減少對(duì)于該凹穴的深寬比達(dá)到一定百分比(例如，17％)。同樣地，凹穴219的深度可以減少?gòu)?21b至221d的深度，該深度可以減少對(duì)于該凹穴的深寬比達(dá)到關(guān)聯(lián)的百分比(例如，11％)。在圖2H中，薄阻障金屬/種子層119為形成在該介電質(zhì)硬掩膜層109的該剩余區(qū)段的上表面上以及形成在包含有側(cè)壁于其中的該凹穴217及219中；然而，該部分釕覆蓋層225及227的上表面仍然維持曝露而不具有阻障金屬/種子層119在其上表面上。接著，金屬層113通過(guò)電化學(xué)電鍍(ECP，ElectroChemical Plating)形成于該阻障金屬/種子層119的上表面上的該凹穴/溝槽217及219中。該金屬層113可以與該部分釕覆蓋層225及227形成直接接觸。在圖2I中，該金屬層113的上方部分及該第一介電質(zhì)硬掩膜層109的剩余區(qū)段為通過(guò)平坦化(例如，化學(xué)機(jī)械研磨)而被移除達(dá)到該層間介電層107的上表面而留下以該金屬層113的剩余部分填充的該凹穴217及219。

應(yīng)該留意的是，可以使用其它典型的材料及集成電路制造制程。該制程可以使用于所有金屬層及接觸層，其中該導(dǎo)通孔底部可以是鎢或銅。

本發(fā)明揭露的實(shí)施例可以達(dá)到數(shù)種技術(shù)上的功效，包含減少在襯底中的凹穴的深寬比，使得能夠用個(gè)別的材料無(wú)缺陷地填充該凹穴，以及保護(hù)導(dǎo)通孔底部免受濕式氮化鈦移除。再者，該實(shí)施例具有在各種工業(yè)應(yīng)用上的利用性，例如，微處理器、智慧手機(jī)、移動(dòng)裝置、移動(dòng)手持裝置、數(shù)字視訊轉(zhuǎn)換盒、數(shù)字多功能影音光碟燒錄器及播放器、汽車導(dǎo)航、印表機(jī)及周邊、網(wǎng)絡(luò)及電路設(shè)備、游戲機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字相機(jī)或使用邏輯或高電壓技術(shù)節(jié)點(diǎn)的其它裝置。本發(fā)明揭露因此在各種類型的高度集成化半導(dǎo)體裝置中享有產(chǎn)業(yè)利用性，包含使用靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存單元(例如，液晶顯示器(LCD，Liquid Crystal Display)驅(qū)動(dòng)器、同步隨機(jī)存取內(nèi)存(SRAM，Synchronous Random Access Memories)、數(shù)字處理器等等)的裝置，尤是是用于22納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)裝置及更超越的技術(shù)。

在先前的描述中，本發(fā)明揭露參考本發(fā)明的特定地例示性實(shí)施例做描述。然而，顯而易見的是各種修改及變更可以據(jù)以實(shí)施而不會(huì)脫離本發(fā)明揭露的較廣義的精神及范疇，如同在權(quán)利要求書中所提出的。該說(shuō)明書及圖式因此應(yīng)視為說(shuō)明的目的并且不在于限定。應(yīng)該了解的是，本發(fā)明揭露能夠使用各種其它的組合及實(shí)施例并且如同在此所陳述的本發(fā)明概念的范疇內(nèi)能夠做任何變更或修改。