半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種在半導(dǎo)體裝置中，以包含銅為例的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(如中介窗)的形成方法及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，中介窗是用以連接不同層的導(dǎo)線。在制造過程中，集成電路晶圓可能會產(chǎn)生各種缺陷。為了減少這些缺陷所導(dǎo)致的影響，以及未來可能發(fā)生的影響，可先進(jìn)行預(yù)定參數(shù)的晶圓測試以確保作業(yè)方式。例如，工藝及材料缺點(diǎn)(weakness)可借由在晶片制造的期間或結(jié)束時，施加一組應(yīng)力測試來確定。
[0003]應(yīng)力測試可以幫助控制半導(dǎo)體產(chǎn)品中早期壽命失效的發(fā)生率，例如可以模擬產(chǎn)品在中期或長期操作的情形下的影響。借由預(yù)期或加強(qiáng)應(yīng)力的短期的施加，來加速引起邊際元件的故障，從其結(jié)果來模擬產(chǎn)品在長期操作下的可靠度測試。此概念的一個【具體實(shí)施方式】，被稱為高溫烘烤或應(yīng)力遷移烘烤，以輻射能來施加應(yīng)力，來針對給定的集成電路或元件產(chǎn)生測試可靠度的信息。當(dāng)產(chǎn)品被稍后分布和投入使用時，典型為150°C -250°C等級的高溫可能會產(chǎn)生導(dǎo)致不理想的(suboptimal)性能甚至失效的缺陷。
[0004]根據(jù)某些情況下，例如內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(如中介窗)耦接到導(dǎo)電層(如銅)，對應(yīng)于導(dǎo)電層中晶粒的輕微缺陷或隱藏的缺陷可能會導(dǎo)致產(chǎn)品失效的問題，此問題在后續(xù)或應(yīng)力遷移烘烤中會發(fā)生或變得更明顯。也就是說，在進(jìn)行應(yīng)力烘烤之前的性能測試，較不會有產(chǎn)品失效或較少發(fā)生產(chǎn)品失效。應(yīng)力遷移烘烤步驟將導(dǎo)致導(dǎo)電層中的微空位(micro-vacancies)朝這些微空位的聚集處遷移并移動至內(nèi)連線結(jié)構(gòu)下方,導(dǎo)致內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電層之間產(chǎn)生空隙。這樣的空隙(例如是空位叢集，vacancy clusters)可能在內(nèi)連線結(jié)構(gòu)中有電阻的產(chǎn)生；或者在更明顯的情況下，導(dǎo)致中介窗的導(dǎo)電通路被阻隔、阻礙或以其他方式抑制，對制造可靠度、效率及成本上有相對不利的影響。
[0005]在半導(dǎo)體制造的相關(guān)議題中，例如關(guān)于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(例如中介窗)中阻障層與襯底導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(例如銅)之間粘著的工藝。不佳的粘著性可能會不可預(yù)期地增加中介窗的電阻。
[0006]還有一個問題存在于內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(例如中介窗)與導(dǎo)電層(例如銅)之間的接合處，是在處理和可靠度測試期間自然存在于界面的物理應(yīng)力梯度(physical stressgradient)。
[0007]因此，需要一種不會過度受到空位叢集影響，及可以確保阻障層與銅的良好粘著性以及減少前述物理應(yīng)力梯度的的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供一種新的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法，所要解決的技術(shù)問題是使其當(dāng)內(nèi)連線結(jié)構(gòu)例如是中介窗時，具有加大基底的形狀(enlarged-baseshape),此加大基底的形狀例如是錐形或截頭錐形(truncated-cone)或是倒T形。
[0009]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括:一導(dǎo)電層，位于該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中；一覆蓋層，覆蓋該導(dǎo)電層；一介電層，形成于該覆蓋層之上；以及一內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，位于該介電層與該覆蓋層中，并與該導(dǎo)電層接觸，該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)具有一在該介電層處的第一尺寸以及一在該覆蓋層處的第二尺寸，以及一在該覆蓋層底部處的第三尺寸，該第二尺寸大于或等于該第一尺寸，當(dāng)該第二尺寸等于該第一尺寸時，該第三尺寸大于該第一尺寸。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0010]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該第三尺寸較該第二尺寸寬。
[0011]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該第二尺寸較該第一尺寸寬。
[0012]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)包括一倒T形的中介窗。
[0013]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該覆蓋層包括氮化物。
[0014]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該介電層的材料包括氧化硅、正硅酸乙酯及低介電常數(shù)材料中的至少一個。
[0015]前述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)還具有一在介電層的頂面處的第四尺寸，該第四尺寸不小于該第一尺寸。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法，該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中具有一倒T形，該方法包括以下步驟:提供并設(shè)置一導(dǎo)電層于該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中；沉積一覆蓋層于該導(dǎo)電層之上；以一介電層覆蓋該覆蓋層；進(jìn)行蝕刻，穿過該介電層及該覆蓋層以連接該導(dǎo)電層，該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)具有一在該介電層的底部或底面處的第一尺寸，該蝕刻步驟包括:產(chǎn)生一在該覆蓋層的頂部或頂面處的第二尺寸以及一在該覆蓋層的底部或底面處的第三尺寸，其中該第二尺寸大于或等于該第一尺寸，當(dāng)該第二尺寸等于該第一尺寸時，該第三尺寸大于該第一尺寸。
[0016]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
[0017]前述的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法，其中沉積步驟包括沉積一層包括硅化學(xué)組合物的化合物中的至少一個。
[0018]前述的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法，其中該內(nèi)連線結(jié)構(gòu)包括一倒T形的中介窗。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上可知，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種形成于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可包括一導(dǎo)電層(例如銅)、一覆蓋導(dǎo)電層的覆蓋層、一形成于覆蓋層之上的介電材料層，以及一內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。此內(nèi)連線結(jié)構(gòu)可設(shè)置于介電材料層及覆蓋層中，并可與導(dǎo)電層接觸。此內(nèi)連線結(jié)構(gòu)可具有一在介電層底部或底面處的第一尺寸，一在覆蓋層的頂部或頂面處的第二尺寸，以及一在覆蓋層的底部或底面處的第三尺寸。在一實(shí)例中，所述的第二尺寸可能不小于所述第一尺寸。在本發(fā)明的一實(shí)例中，所述第三尺寸可以不小于所述第二尺寸。在一實(shí)例中，所述第三尺寸可以小于所述第二尺寸。在一實(shí)例中，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)顯示一在介電層的頂部或頂面的第四尺寸，所述第四尺寸不小于所述第一尺寸，借此避免相鄰中介窗的頂部發(fā)生橋接。
[0020]借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:本發(fā)明是以具有加大基底的形狀的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)例如是中介窗，來增加內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與襯底導(dǎo)電材料(如銅)層之間的介面可靠度。此加大基底的形狀例如是錐形或截頭錐形或是倒T形，能有效地增加內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的底部關(guān)鍵尺寸，借此，減少或消除導(dǎo)電材料層在高溫或應(yīng)力遷移產(chǎn)生的孔隙對內(nèi)連線結(jié)構(gòu)所造成的劣化，并且可以確保阻障層與銅的良好粘著性以及減少在處理和可靠度測試期間的物理應(yīng)力梯度。
[0021]綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)形成方法。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，是以倒τ形的中介窗來增加內(nèi)連線結(jié)構(gòu)及襯底導(dǎo)電材料(如銅)層之間的介面可靠度。倒T形的中介窗能有效地增加中介窗的底部關(guān)鍵尺寸，借此，減少或消除導(dǎo)電材料層在高溫或應(yīng)力遷移產(chǎn)生的孔隙對內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的中介窗所造成的劣化。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
[0022]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0023]圖1是繪示傳統(tǒng)內(nèi)連線結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電層(例如銅)接觸且導(dǎo)電層具有微空位的顆粒結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖2是繪示圖1結(jié)構(gòu)中的微空位在高溫(例如應(yīng)力遷移)烘烤過程中遷移的概念圖。
[0025]圖3是繪示圖2的微空位聚集的狀態(tài)實(shí)際發(fā)生在中介窗中的示意圖。
[0026]圖4是繪示依照本發(fā)明以介電層與覆蓋層中一開口做為形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)(例如中介窗)的準(zhǔn)備的示意圖。
[0027]圖5是繪示施加高壓蝕刻至圖4的結(jié)構(gòu),并借以產(chǎn)生倒T形開口的示意圖。
[0028]圖6是繪示圖5的倒T形開口的細(xì)部以突顯出相對尺寸的示意圖。
[0029]圖