使用于双镶嵌蚀刻方法的双层金属硬屏蔽技术

与双镶嵌制程一起使用的金属硬屏蔽，系被用于半导体装置的制造。该金属硬屏蔽系具有有利的半透明特征，以于制造一半导体装置的同时，能帮助在层间的对准，并且避免金属氧化剩余沉积的形成。该金属硬屏蔽系包括一ＴｉＮ第一或主要（氮化钛）层以及一ＴａＮ（氮化钽）第二或帽盖层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系一般而言相关于使用于双镶嵌蚀刻方法的一金属硬屏蔽，并且，特别相关于使用一种包括两种不同金属成分，TiN(氮化钛)以及TaN(氮化钽)的金属硬屏蔽，以避免微影对准问题以及金属氧化剩余沉积在该晶圆表面上。
技术介绍
正如熟习此技艺的人所熟知，于半导体制造以及产生中的一连续目标系为构件尺寸的减少，以及具有在一单一半导体装置上造成电路及/或电路组件，例如，晶体管、电容器等，数量增加的电流的电路，而此在电路组件尺寸上不间断且成功的降低系亦需要在连接装置以及电路的导线的尺寸上降低，然而，当该导线被设计的越来越小时，互连的电阻也随的增加，再者，随着介电层数量的增加，在相同层以及相邻层上的线间的电容耦合也会随的增加。在过去，铝系被使用做为金属互联机，而二氧化硅被使用作为介电质，然而，较新的制造技术现在则倾向于使用铜以作为互联机的金属，并且，各式的低k材质(有机的以及无机的)则是作为该介电材质的偏好，而且，不令人惊讶地，由于这些材质的改变，制程方法也需要改变，特别是，因为要蚀刻铜但却不同时对介电材质造成无法接受的损害是相当困难的，所以，形成该金属互联机的技术已经经历了相当大的改变，亦即，鉴于铝互连可以藉由沉积一铝层然后接着使用光阻，并且进行蚀刻以留下一所需图案的铝线而加以形成，铜互联机的形成现在系典型地藉由通常称为镶嵌制程(Damascene process)的程序而加以形成，该镶嵌制程系几乎为蚀刻的颠倒，并且，简单指定地一沟渠、渠道、或通孔系加以切割、蚀刻或其它方法而被形成在位于其下的介电质中，并且接着被金属所填满(亦即，铜)。若该金属化或铜层若仅要被形成在一层之中的话，则此程序系相当的直接了当。然而，正如熟习此记忆的人所熟知，现在的半导体装置系形成在一芯片上的多层，并且，因此必须要要在每一层中形成等级在100nm(奈米)或更少的金属化或互连，再者，不仅是需要多层的金属化，而且，这些多层系必须加以互连，所以，要达成与在相同半导体装置的另一层中的100nm互联机相互对准的穿透该介电质的100nm连接通孔(其将接着被铜所填满)间的必要定位的困难的可能性系变得更为明显。为了有利于对准以及定位，一个方法是使用氮化钛，TiN，以作为蚀刻该等沟渠以及层间连接通孔的一金属硬屏蔽，该TiN对微影制程所使用的光的波长而言系为足够的半透明，因此使得对准不再是困难的问题，但不幸地，因为在用于切割通孔的RIE(活性离子蚀刻)程序期间有氧的存在，所以，在金属化合物中的钛系会在该已蚀刻的表面上遗留下以一TixO为基础的剩余物。该TixO系可以增加电容值并且影响程序的可靠程度以及产率。同时也发现，使用TaN作为一金属硬屏蔽并不会造成形成如TiN被使用时的金属氧化物剩余的结果，然而，TaN却不具有TiN的半透明特性，并且因此在将模板图案与下部的金属层进行对准时会出现问题，尤其是对准层M3与层M4时。因此，较具优势的是，一个可避免对准问题以及不会在已蚀刻的表面上留下一金属氧化物剩余，且具有令人满意的半透明特征的金属硬屏蔽。
技术实现思路
藉由本专利技术，这些以及其它问题系大体上可以被解决或防止发生，并且，技术上的优点则大体上可以达成。本专利技术系提供一金属硬屏蔽以及一形成如此的硬屏蔽的方法，以提供一用于图案化一介电堆栈的模板，而其系可与形成铜互连的双镶嵌程序一起使用。该硬屏蔽硅包括一TiN(氮化钛)已图案化层，具有一介于约20nm至约25nm之间的厚度并覆盖一介电堆栈之上，其系接着被一TaN(氮化钽)帽盖层所覆盖，而该TaN帽盖层系具有一介于约7.5nm至约10nm之间的厚度。一典型地硬屏蔽堆栈系可以包括一有机树酯层，例如，SiLKTM，其系为可得自Dow Chemical Company的一芳香族聚合物，而可用于该堆栈中的另一介电质系典型地为二氧化硅。上述已列出本专利技术相当广泛的特征以及技术优点，因此，接下来的本专利技术的详细叙述系将可以有更好的了解，本专利技术额外的特征以及优点将于之后加以叙述，而其系形成本专利技术的权利要求的主题。熟悉此技艺的人应该了解的是，所揭示的概念以及特别的实施例系可以毫无困难地加以利用，而作为以实现与本专利技术的目的相同的修饰或设计其它结构或程序的基础，熟悉此技艺的人亦应该了解的是，如此的等效解释并不脱离本专利技术于申请专利范围中所提出的精神以及范围。附图说明为了更完整的了解本专利技术，以及本专利技术的优点，系以接下来结合所附图式的叙述做为参考其中图1A至图1H其系举例说明一典型习知双镶嵌程序的图例说明；图2A其系显示举例说明由于使用TaN做为金属硬屏蔽以及一有机介电质，例如SiLKTM，所造成的对准问题的图式，其中此图式系举例说明不同厚度的TaN层以及SiLKTM层对对准问题的影响；图2B其系显示举例说明对准问题如何在不同多层层间进行变化的图式；图3A其系为相似于第2A图的图式，除了TiN在此系取代TaN而作为该金属硬屏蔽，正如所示，使用TiN时并没有困难的对问题；图3B其系描绘出已蚀刻的通孔的SEM(scanning electronicmicroscope，扫瞄式电子显微镜)图，并且显示在该已蚀刻的表面上许多的TiOx剩余沉积；以及图4其系举例说明本专利技术的复合TiN/TaN金属硬屏蔽。具体实施例方式本专利技术较佳实施例的制造以及使用系于之后有详尽的讨论。然而，要了解的是，本专利技术乃是提供许多可应用的具专利技术的概念，而其系可以利用广泛变化特殊背景而加以具体化，所讨论的特殊实施例仅是作为举例说明本专利技术的特殊制造以及使用的用途，并非对本现在，请参阅图1A至图1H，其中系具有一有机介电层10，而该有机介电层10系包括已于先前沉积的金属区域或互联机12a以及12b，例如可就由一镶嵌制程而加以沉积。在该有机介电层10以及金属化互连12a以及12b的顶上，系具有一蚀刻停止层14，例如，一SiN2(氮化硅)蚀刻停止层，而该SiN2或蚀刻停止层14系典型地会在位于12a以及12b的该金属已经被化学研磨之后，才会进行沉积而覆盖于该介电层10以及金属化的表面，在该蚀刻停止层的顶上，一第一介电材质，例如，氧化硅(SiO)材质16，的一层系被沉积一约介于0.1至0.30μm之间的厚度，然后，其系被具有约介于0.1至0.5μm之间厚度的一第二有机介电层18，例如，与前述的该有机介电层10一样，所覆盖，适合于有机介电层10及/或18的有机材质系为一具有商品名SiLKTM并可得自Dow Chemical Company的芳香族聚合物，然后，该有机或SiLKTM层系接着被一蚀刻停止层20所覆盖，一可用作为铜阻障层且具有一低介电常数的特别有效蚀刻停止膜材质系为一BLoKTM层，其系可得自Applied Materials Company，而此层系具有约介于50nm至70nm的厚度，而若整个堆栈将被呈送至一铜双镶嵌制程的话，则除了BLoKTM层20之外，一具有约介于35nm至50nm之间的厚度的SiN蚀刻停止层22将亦典型地被包含在内。一具有约介于0.005μm至0.05μm之间厚度的金属层将亦藉由依标准光阻程序而加以沉积以及图案化，以形成一金属硬屏蔽，例如该金属硬屏蔽部分24a以及24b。在如所显示的部分24a以及24b的该金属硬屏蔽已经形成之后，则在一光阻层形成之前，其接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供一用于图案化一介电堆栈的模板的金属硬屏蔽，其包括：一介电堆栈；一ＴｉＮ（氮化钛）已图案化层，以覆盖该介电堆栈；以及一ＴａＮ（氮化钽）帽盖层，以覆盖该ＴｉＮ已图案化层。

【技术特征摘要】
US 2003-6-13 10/4610901.一种提供一用于图案化一介电堆栈的模板的金属硬屏蔽，其包括一介电堆栈；一TiN(氮化钛)已图案化层，以覆盖该介电堆栈；以及一TaN(氮化钽)帽盖层，以覆盖该TiN已图案化层。2.根据权利要求1所述的金属硬屏蔽，其中该介电堆栈系包括一有机介电层以及一SiO2(二氧化硅)层。3.根据权利要求2所述的金属硬屏蔽，其中该有机介电材质层系具有一介于约0.1nm至约0.5nm之间的厚度。4.根据权利要求2所述的金属硬屏蔽，其中该有机介电层系具有一介于约0.2μm至约0.26μm之间的厚度，并且，系为一芳香族聚合物SiLKTM。5.根据权利要求2所述的金属硬屏蔽，其中该有机介电层系具有一介于约0.4μm至约0.46μm之间的厚度，并且，系为一芳香族聚合物SiLKTM。6.根据权利要求3所述的金属硬屏蔽，其中该SiO2层系具有一介于约0.1nm至约0.3nm之间的厚度。7.根据权利要求2所述的金属硬屏蔽，其中该SiO2层系具有一介于约0.1nm至约0.3nm之间的厚度。8.根据权利要求1所述的金属硬屏蔽，其更包括至少一蚀刻停止材质层，位于该介电堆栈以及该TiN已图案化层之间。9.根据权利要求8所述的金属硬屏蔽，其中该至少一蚀刻停止材质层系包括一低介电铜阻障层，以及一SiN(氮化硅)层。10.根据权利要求9所述的金属硬屏蔽，其中该低介电铜阻障层系为一BloKTM层。11.根据权利要求1所述的金属硬屏蔽，其中该TiN层系具有一介于约20nm至约25nm之间的厚度。12.根据权利要求11所述的金属硬屏蔽，其中该TaN层系具有一介于约7.5nm至约10nm之间的厚度。13.根据权利要求1所述的金属硬屏蔽，其中该...

【专利技术属性】
技术研发人员：L克莱文格，A考利，TJ达尔顿，M霍恩基斯，S卡尔多，E凯塔里奥格鲁，J沙奇特，K库马，DC拉图利佩，杨志昭，AH西蒙，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]