專利名稱：層間介電層平坦化制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制造方法，特別是涉及一種層間介電層(interlayer dielectric)平坦化的制造方法。
層間介電層和金屬層間介電層(intermetal dielectric)經(jīng)常沉積在導(dǎo)電層之上，用來和下一步驟要沉積的導(dǎo)電層做一隔離。層間介電層通常指介于半導(dǎo)體基底和第一金屬層之間的絕緣層。金屬層間介電層通常指位于兩層金屬層之間的絕緣層。
現(xiàn)有形成金屬層間介電層的步驟包括在金屬層之間沉積多層氧化硅層。例如，先沉積一層二氧化硅在金屬層上，接著再沉積第一層介電系數(shù)低的材料，然后再沉積第二層二氧化硅。介電系數(shù)低的材料是用來減少金屬線之間的RC延遲時(shí)間常數(shù)。最后經(jīng)由黃光制造工藝構(gòu)成這些多層的氧化硅層，再蝕刻出連結(jié)不同導(dǎo)電層之間的層間開口(via hole)。
然而，這些現(xiàn)有技藝所形成的金屬層間介電層會(huì)有一些問題，例如介電系數(shù)低材料的導(dǎo)熱性(thermal conductivity)很差，將會(huì)降低金屬線的可靠度(reliability)，因此需要一種形成層間介電層和金屬層間介電層的新方法，不僅可以提高介電層的導(dǎo)熱性，還可以保持很小的RC延遲時(shí)間常數(shù)。
本發(fā)明的目的在于提供一種層間介電層平坦化的制造方法，步驟包括形成襯底氧化層，在襯底氧化層表面上形成一硼磷硅玻璃層。然后對硼磷硅玻璃層進(jìn)行全面性平坦化制造過程，，再形成上覆氧化層(cap oxide)于硼磷硅玻璃層的表面，最后在上覆氧化層表面上形成氮化硅層。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種層間介電層平坦化的制造方法，該平坦的介電層形成一基底上，該方法包括形成一襯底氧化層在該基底之上；形成一硼磷硅玻璃在該襯底氧化層之上；對該硼磷硅玻璃進(jìn)行平坦化制造工藝；形成一上覆氧化寺層于該硼磷硅玻璃之上；以及形成一氮化硅阻擋層在該上覆氧化硅層之上。
本發(fā)明還提供一種在一基底上形成平坦的層間介電層的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一襯底氧化層在一基底之上；一硼磷硅玻璃在該襯底氧化層之上；一研磨后的上覆氧化硅層于該硼磷硅玻璃之上；以及一氮化硅阻擋層在該上覆氧化硅層之上。
在本發(fā)明中，所使用的“基底”一詞，包含半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體晶片上的元件及/或多層薄膜結(jié)構(gòu)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下

圖1-圖5是本發(fā)明一較佳實(shí)施例制造過程的剖示圖。
請參照圖1，在基底100上有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)102?；资侵赴雽?dǎo)體晶片，包括在基底上所形成的主動(dòng)、被動(dòng)元件以及基底表面上方的多層薄膜結(jié)構(gòu)。
至于結(jié)構(gòu)102比如可能是金氧半場效晶體管的復(fù)晶硅柵極。但是在圖1的結(jié)構(gòu)102，可以為半導(dǎo)體的任一元件，不受上例的限制。
根據(jù)本發(fā)明，第一步驟先在基底100和結(jié)構(gòu)102之上形成襯底氧化層104，比如用化學(xué)氣相法沉積法沉積一層厚約500-500埃的二氧化硅。襯底氧化層104主要是覆蓋在結(jié)構(gòu)102之上，用于作為高質(zhì)量絕緣層。
下一步驟，沉積一層硼磷硅玻璃層106在襯底氧化層104之上，沉積方法比如可用化學(xué)氣相沉積法。硼磷硅玻璃層106的厚度，優(yōu)選為2000～8000埃。除了硼磷硅玻璃層106之外，也可用其它的類似材料代替，如磷硅玻璃。接著進(jìn)行全面平坦化制造工藝，優(yōu)選使用化學(xué)機(jī)械研磨法。
接下來，沉積一層上覆氧化層108，比如用化學(xué)氣相沉積法沉積一層厚約1000～4000埃的二氧化硅，上覆氧化層108主要是作為一高質(zhì)量的絕緣層。
然后沉積一層約300～3000埃厚的阻擋層110在上覆氧化層108之上。阻擋層110的優(yōu)選材料是氮化硅(SixNy包括Si3N4)，而氮化硅的形成方法比如用化學(xué)氣相沉積法。
請參考圖2，在氮化硅層110之上涂布一層光致抗蝕劑層112，經(jīng)過構(gòu)成、顯影的步驟，留下開口103。
接著以光致抗蝕劑層112為掩模，依序蝕刻氮化硅層110、上覆氧化層108、硼磷硅玻璃層106以及襯底氧化層104來形成一接觸窗口(contacthole)，較常用的方法為各向異性反應(yīng)性離子蝕刻法(Anisotropic Reactive IonEtch)。由于有氮化硅層110，因此需要用兩個(gè)步驟、兩化學(xué)處理(2-step2-chemistry)的反應(yīng)性離子蝕刻。這個(gè)接觸窗口可能和晶體管的漏極或源極相接。
請參考圖3，接著用化學(xué)氣相沉積法在接觸窗口形成一金屬鎢插塞114。然后再形成一層金屬鋁層116在金屬鎢插塞114以及整個(gè)氮化硅層110之上，金屬鋁的形成方法比如可用物理氣相沉積法。接著對金屬鋁層進(jìn)行光刻的蝕刻制造工藝。
為了可以更加清楚了解本發(fā)明能夠如何應(yīng)用，請繼續(xù)參考圖4。在鋁金屬線116和氮化硅層110上面形成第二襯底氧化層402，厚度優(yōu)選約在500-1500埃之間。再來形成一層介電系數(shù)低的介電層404于第二襯底氧化層402之上，厚度優(yōu)選約為3000-8000埃，此介電層404的材料比如可以是高分子聚合物。
在介電系數(shù)低的介電層404之上形成第二上覆氧化層406。第二上覆氧化層406優(yōu)選為約2000～6000埃厚的二氧化硅。接著用化學(xué)機(jī)械研磨法研磨第二上覆氧化層406的表面。最后，再沉積第二氮化硅阻擋層408在第二上覆氧化層406之上，比如用化學(xué)氣相沉積法，厚度優(yōu)選約為3000～3000埃。
請看圖5，接著在第二氮化硅阻擋層408、第二上覆氧化層406、介電系數(shù)低的介電層404、第二襯底氧化層402之中形成一層間開口410。最后在層間開口410中形成第二金屬鎢插塞412，并在其上形成第二金屬鋁線414。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)由襯底氧化層104、硼磷硅玻璃106、上覆氧化層108以及氮化硅層110所組成的層間介電層，具有許多優(yōu)點(diǎn)。同樣的，由第二襯底氧化層402、介電系數(shù)低的介電層404、第二上覆氧化層406以及第二氮化硅阻擋層408所組成的金屬層間介電層，同樣也有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的地方。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于第一、由實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出導(dǎo)電區(qū)域414、116的可靠度提高了，主要是因?yàn)樵谄湎路降牡鑼拥膶?dǎo)熱性較好，尤其由電腦模擬的結(jié)果可以看出導(dǎo)電區(qū)域414、116的溫度，確定比現(xiàn)有技術(shù)要低；第二、本發(fā)明所提出的制造工藝不僅簡單而且成本低廉。
雖然以上結(jié)合一較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，但是其并非限定本發(fā)明，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)，可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利來要求限定。
權(quán)利要求
1. 一種層間介電層平坦化的制造方法，該平坦的介電層形成一基底上，該方法包括形成一襯底氧化層在該基底之上；形成一硼磷硅玻璃在該襯底氧化層之上；對該硼磷硅玻璃進(jìn)行平坦化制造工藝；形成一上覆氧化硅層于該硼磷硅玻璃之上；以及形成一氮化硅阻擋層在該上覆氧化硅層之上。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括下列步驟，構(gòu)成并依序蝕刻該氮化硅阻擋層、該上覆氧化硅層、該硼磷硅玻璃、該襯底氧化層至該基底為止，形成一接觸窗口。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該氮化硅阻擋層的成分為Si3N4。
4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法還包括沉積一金屬鎢插塞于該接觸窗口中。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該方法還包括形成一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)于該金屬鎢插塞和該氮化硅阻擋層之上。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該方法還包括形成一金屬層間介電層的步驟，該形成步驟包括形成一第二襯底氧化層于該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之上；形成一介電系數(shù)低的介電層于該第二襯底氧化層之上；形成一第二上覆氧化硅層于該介電系數(shù)低的介電層之上；對該第二上覆氧化硅層進(jìn)行平坦化制造工藝；形成一第二氮化硅阻擋層于該第二上覆氧化硅層之上。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法還包括構(gòu)成及依序蝕刻該第二氮化硅阻擋層、該第二上覆氧化硅層、該介電系數(shù)低的介電層以及第二襯底氧化層直至該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之上，形成一層間開口。
8. 一種在一基底上形成平坦的層間介電層的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括一襯底氧化層在一基底之上；一硼磷硅玻璃在該襯底氧化層之上；一研磨后的上覆氧化硅層于該硼磷硅玻璃之上；以及一氮化硅阻擋層在該上覆氧化硅層之上。
9. 如權(quán)利要求8所述的層間介電層的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該氮化硅阻擋層為Si3N4。
10. 如權(quán)利要求8所述的層間介電層的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括穿透該氮化硅阻擋層、該上覆氧化硅層、該硼磷硅玻璃以及該襯底氧化層的一接觸窗口；一金屬鎢插塞在該接觸窗口之中；一導(dǎo)電結(jié)構(gòu)在該金屬鎢插塞以及該氮化硅阻擋層之上。
11. 如權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)還包括一金屬層間介電層，其包括一第二襯底氧化層于該導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之上；一介電系數(shù)低的介電層于該第二襯底氧化層之上；一平坦的第二上覆氧化硅層于該介電系數(shù)低的介電層之上；一第二氮化硅阻擋層于該第二上覆氧化硅層之上。
12. 如權(quán)利要求11所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括穿透該第二氮化硅阻擋層、該第二上覆氧化硅層、該介電系數(shù)低的介電層以及第二襯底氧化層的一層間開口。
全文摘要
一種在半導(dǎo)體元件表面上形成一平坦的層間介電層的制造方法，包括先形成襯底氧化層，在襯底氧化層表面上形成一硼磷硅玻璃層，接著，對硼磷硅玻璃層進(jìn)行平坦化制造工藝，然后在硼磷硅玻璃層表面上形成上覆氧化層，最后在上覆氧化層表面上形成氮化硅層。
文檔編號H01L21/3105GK1239318SQ9811685
公開日1999年12月22日 申請日期1998年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月12日
發(fā)明者羅吉進(jìn), 李弘名 申請人:世大積體電路股份有限公司