金属内连线结构及其制作方法技术

技术编号:20728331 阅读:31 留言:0更新日期:2019-03-30 18:42
本发明专利技术公开一种金属内连线结构及其制作方法。该制作金属内连线结构的方法为,首先提供一基底,该基底上设有一第一金属间介电层,然后形成一第一金属内连线以及一第二金属内连线于第一金属间介电层内,去除部分第一金属间介电层以于第一金属内连线以及第二金属内连线之间形成一开口,进行一固化制作工艺,再形成一第二金属间介电层于第一金属内连线以及第二金属内连线上。

【技术实现步骤摘要】
金属内连线结构及其制作方法
本专利技术涉及一种制作金属内连线结构的方法,尤其是涉及一种于金属内连线结构中形成气孔(airgap)的方法。
技术介绍
随着半导体元件尺寸的逐渐缩小,内连线结构的线宽的逐渐变窄也使得传输信号的线阻值(lineresistance,R)变大。此外,导线间的间距缩小也使得寄生电容(parasiticcapacitance,C)变大。因此,使得信号因RC延迟的状况增加,导致芯片运算速度减慢,降低了芯片的效能。寄生电容(C)与介电层的介电常数或k值(k-value)呈线性相关。低介电常数介电材料可降低芯片上整个内连线结构的电容值、降低信号的RC延迟以及增进芯片效能。降低整体的电容同时降低了耗电量。对于超大型集成电路(ULSI)的设计而言,采用低介电常数材料以及低阻值的金属材料,可以使得整个内连线结构达到最佳效能。因此,现有技术通常试图通过将金属间的间隙以低介电常数材料填满以降低RC延迟。一般常用氧化硅材料(SiO2)作为介电材料,虽然其具有相对高的介电常数值(4.1~4.5),但由于其具有良好的热稳定性与化学稳定性,再加上容易通过一般的氧化物蚀刻制作工艺形成高深宽比(highaspectratio)的接触窗与介层洞,因此仍被广泛的采用。然而,随着元件尺寸缩小以及封装密度增高,势必需要缩减金属导线间的间距,以有效的连结整个集成电路。因此,目前也研发出多种低介电常数的材料以进一步降低芯片的RC值。诸如氟化二氧化硅(fluorinatedSiO2)、气溶胶(aerogel)、聚合物等等。另一种降低内连线间的介电常数值的方法则是在结构中形成气隙(airgap)。一般氧化硅材料的介电常数约介于4或更高,而空气的介电常数则约为1左右。虽然对于降低RC值而言空气为最佳的介电材料,然而要实际在集成电路制作工艺中引入气隙结构仍面临许多问题。例如:不具支撑力的气隙结构会造成半导体装置整体的结构应力强度随之减弱,可能使得结构变形,且弱化的结构更可能在后续的集成电路制作工艺中遭遇各种不同的问题。因此,需要一种内连线结构以及其制造方法来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术一实施例公开一种制作金属内连线结构的方法。首先提供一基底,该基底上设有一第一金属间介电层,然后形成一第一金属内连线以及一第二金属内连线于第一金属间介电层内,去除部分第一金属间介电层以于第一金属内连线以及第二金属内连线之间形成一开口,进行一固化制作工艺,再形成一第二金属间介电层于第一金属内连线以及第二金属内连线上。本专利技术另一实施利公开一种金属内连线结构,其主要包含一第一金属间介电层设于基底上、第一金属内连线以及第二金属内连线设于第一金属间介电层内以及一气孔设于第一金属内连线以及第二金属内连线之间,其中气孔的顶点优选高于第一金属内连线上表面。附图说明图1至图7为本专利技术优选实施例制作一金属内连线结构的方法示意图。主要元件符号说明12基底14层间介电层16第一金属间介电层18金属内连线20金属内连线22金属内连线24金属内连线26第一遮盖层28图案化光致抗蚀剂30开口32开口34聚合物36固化制作工艺38第二遮盖层40第二金属间介电层42气孔44倾斜侧壁46圆弧底部具体实施方式请参照图1至图7,图1至图7为本专利技术优选实施例制作一金属内连线结构的方法示意图。如图1所示,首先提供一基底12,例如一由半导体材料所构成的基底12,其中半导体材料可选自由硅、锗、硅锗复合物、硅碳化物(siliconcarbide)、砷化镓(galliumarsenide)等所构成的群组。基底12上可包含例如金属氧化物半导体(metal-oxidesemiconductor,MOS)晶体管等主动元件、被动元件、导电层以及例如层间介电层(interlayerdielectric,ILD)14等介电层覆盖于其上。更具体而言,基底12上可包含平面型或非平面型(如鳍状结构晶体管)等MOS晶体管元件,其中MOS晶体管可包含金属栅极以及源极/漏极区域、间隙壁、外延层、接触洞蚀刻停止层等晶体管元件,层间介电层较可设于基底12上并覆盖MOS晶体管,且层间介电层可具有多个接触插塞电连接MOS晶体管的栅极以及/或源极/漏极区域。由于平面型或非平面型晶体管以及层间介电层等相关制作工艺均为本领域所熟知技术,在此不另加赘述。然后于层间介电层14上依序形成金属内连线结构电连接前述的接触插塞,其中金属内连线结构优选包含一选择性停止层(图未示)设于层间介电层14上、一第一金属间介电层16以及多个金属内连线18、20、22、24镶嵌于第一金属间介电层16内,且各金属内连线18、20、22、24上表面优选切齐第一金属间介电层16上表面。需注意的是,本实施例虽于第一金属间介电层16内形成四个金属内连线18、20、22、24为例,但所设置的金属内连线18、20、22、24数量并不局限于此,而可视制作工艺需求调整。其次金属内连线结构中的各金属内连线18、20、22、24虽优选由单一沟槽导体(trenchconductor)所构成,但不局限于此,依据本专利技术其他实施利各金属内连线18、20、22、24又可包含沟槽导体(trenchconductor)、接触洞导体(viaconductor)、或其组合,且各金属内连线18、20、22、24均优选依据双镶嵌制作工艺镶嵌于第一金属间介电层16以及/或停止层内并彼此电连接。由于双镶嵌制作工艺是本领域所熟知技术,在此不另加赘述。另外在本实例中金属内连线18、20、22、24优选包含铜、第一金属间介电层16优选包含氧化硅、而停止层则包含氮化硅,但不局限于此。接着形成一第一遮盖层26于第一金属间介电层16以及金属内连线18、20、22、24上,其中第一遮盖层26优选包含氮掺杂碳化物(nitrogendopedcarbide,NDC),但不局限于此。如图2所示,然后形成一图案化掩模,例如一图案化光致抗蚀剂28于第一遮盖层26上,其中图案化光致抗蚀剂28具有一开口30暴露出部分第一遮盖层26表面。如图3所示,接着利用图案化光致抗蚀剂28为掩模进行一蚀刻制作工艺来去除部分第一遮盖层26以及部分第一金属间介电层16以形成开口32暴露出金属内连线18、20、22、24上表面与侧壁。在本实施例中,本阶段的蚀刻制作工艺优选为一干蚀刻制作工艺,且形成开口32后第一遮盖层26表面可能残留有聚合物34。值得注意的是,干蚀刻制作工艺所使用的蚀刻气体优选可选用由氮气以及/或氢气所构成的群组,其中氮气的流量约270~330每分钟标准毫升(standardcubiccentimeterperminute,sccm)而氢气的流量则约720~880sccm。一般而言,在利用氮气以及/或氢气的气体组合去除部分第一遮盖层26以及部分第一金属间介电层16时容易因蚀刻比的控制不佳同时去除部分金属内连线18、20、22、24造成削角的情况,进而影响后续所形成气孔的相对位置与大小。有鉴于此,本实施例可依据上述范围来调整氮气与氢气之间的流量比例,由此改善金属内连线18、20、22、24于蚀刻的过程中造成削角的问题。随后如图4所示,进行另一蚀刻制作工艺,例如利用湿蚀刻来去除残留于第一遮盖层26上的聚合物34。如图5所示,接着于前本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种制作金属内连线结构的方法,包含:提供一基底,该基底上设有一第一金属间介电层;形成一第一金属内连线以及一第二金属内连线于该第一金属间介电层内;去除部分该第一金属间介电层以于该第一金属内连线以及该第二金属内连线之间形成一开口;进行一固化制作工艺;以及形成一第二金属间介电层于该第一金属内连线以及该第二金属内连线上。

【技术特征摘要】
1.一种制作金属内连线结构的方法,包含:提供一基底,该基底上设有一第一金属间介电层;形成一第一金属内连线以及一第二金属内连线于该第一金属间介电层内;去除部分该第一金属间介电层以于该第一金属内连线以及该第二金属内连线之间形成一开口;进行一固化制作工艺;以及形成一第二金属间介电层于该第一金属内连线以及该第二金属内连线上。2.如权利要求1所述的方法,还包含:形成一第一遮盖层于该第一金属间介电层、该第一金属内连线以及该第二金属内连线上;进行一蚀刻制作工艺去除部分该第一遮盖层以及部分该第一金属间介电层以形成该开口;进行该固化制作工艺;形成一第二遮盖层于该第一金属内连线以及该第二金属内连线上;以及形成一第二金属间介电层于该第二遮盖层上并同时形成一气孔。3.如权利要求2所述的方法,其中该第一遮盖层以及该第二遮盖层包含相同材料。4.如权利要求3所述的方法,其中该第一遮盖层以及该第二遮盖层包含氮掺杂碳化物层(nitrogendopedcarbide,NDC)。5.如权利要求2所述的方法,其中该第一遮盖层以及该第二遮盖层包含不同材料。6.如权利要求5所述的方法,其中该第一遮盖层包含氮掺杂碳化物以及该第二遮盖层包含金属氮化物。7.如权利要求2所述的方法,其中该气孔是由该第二遮盖层以及该第二金属间介电层所环绕。8.如权利要求2所述的方法,其中该气孔的顶点高于该第一金属内连线上表面。9.如权利要求1所述的方法,其中该第一金属内连线上表面切齐该第一金属间介电层上表面。...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈世宪王明俊王廷钧张志圣
申请(专利权)人:联华电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:中国台湾,71

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