具有规则镶嵌构造轮廓的制造方法技术

一种具有规则镶嵌构造轮廓的制造方法，包括：提供一底材，该底材具有一形成于其上方的单镶嵌构造，其中该单镶嵌构造具有依次形成于该底材上方的一保护层及一介电层以及一介层窗洞穿透该介电层及该保护层；及施予一湿蚀刻制程于该底材上，该湿蚀刻制程是使用包含去离子水、盐酸及氢氟酸的一蚀刻溶液。此蚀刻溶液使镶嵌构造中的各层之间的蚀刻选择比大约１∶１。藉助本发明专利技术方法可获得一轮廓良好的镶嵌构造。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种内连线构造，特别是有关一种具有改善轮廓的镶嵌构造。(2)
技术介绍
对于低于0.25微米临界尺寸的半导体制程而言，由于使用传统铝金属的沉积及蚀刻制程以制造内连线有其困难存在，故须要使用一种所谓的镶嵌技术以制造内连线。另外，基于对低于此一临界尺寸的半导体元件性能的考虑，往往使用较低阻值的金属，如铜金属。低阻值的金属并无法以反应性离子蚀刻法进行内连线图案蚀刻。因此，使用铜做为内连线，增加对镶嵌制程的需求。除了使用例如铜的低阻值金属外，亦结合铜导体与低介电常数介电层(介电常数值小于4)，以提高集成电路性能。在许多例子中，此些低介电常数介电层是为不相容于传统氧去光阻法或去光阻溶剂的旋涂高分子。故使得低介电常数介电层的图案蚀刻以形成镶嵌构造的渠沟及介层窗洞显得困难。图1A至图1D是使用低介电常数介电层的单镶嵌制程的各种步骤截面示意图。在图1A中，低介电常数介电层如苯并环丁烯(benzocyclobutene)(BCB)、HSQ(hydrogen silsesquioxane)或FLARE未旋涂形成之前，一保护层12是先沉积于一具有多个导电体11的内连线层10上。通常使用保护层12以保护位于其下方的内连线层10不受到氧化或干蚀刻制程的腐蚀。一低介电常数介电层13是旋涂于保护层12上。之后，一盖层14沉积于低介电常数介电层13上。盖层14可以是以TEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate)做为来源气体形成的一氧化物层或一多层盖层。此多层盖层可包含一底部TEOS-氧化物层、一中间氮化物层及一由有机底部抗反射镀层(organic bottom anti-reflective coating)形成的一顶层。接着，沉积一光阻层15于盖层14上。光阻层15显影后，经图案转移成具有所要求的图案，藉以蚀刻盖层14。盖层14的蚀刻气体配方是不同于低介电常数介电层13的蚀刻气体配方。接着，使用氧去光阻法或适当溶液移除光阻层15，而得到图1B的构造。盖层14是使用作为硬罩幕以图案蚀刻低介电常数介电层13及保护层12，以形成具有渠沟16的单镶嵌构造。之后，移除盖层14，而得到图1C的构造。然而，在盖层14、低介电常数介电层13及保护层12的蚀刻制程期间，会有高分子生成物17产生并且残留在渠沟16周围。通常使用包含去离子水(H2O)及氢氟酸(HF)的混合溶液作为蚀刻溶液，施予一湿蚀刻制程于整个单镶嵌构造上，以移除高分子生成物17。由于保护层12及低介电常数介电层13的蚀刻选择比不同，经湿蚀刻以去除高分子生成物17后，其轮廓变得不佳，如图1D所示。此一不佳的镶嵌轮廓将不利于后续一导电性晶种层如铜晶种层的沉积，形成不连续的导电性晶种层及空洞(voids)于单镶嵌构造上，造成半导体元件不良。使用低介电常数介电层的双重镶嵌制程步骤是例示于图2A至图2D。此双重镶嵌制程是蚀刻一渠沟及位于其下方的一介层窗洞于此低介电常数介电层中。形成此渠沟及介层窗洞的方法是采用阻挡层及光阻。图2A中，一保护层22，例如一氮化硅层，是沉积于内连线层20的导电体21如铜金属上。之后，沉积一第一低介电常数介电层23于保护层22上。介层窗洞将形成于第一低介电常数介电层23中。接着，阻挡层24，例如是一二氧化硅层，是沉积于第一低介电常数介电层23上。以传统微影及适当的干蚀刻方法形成一介层窗洞25于阻挡层24中，如图2A所示。使用于介层窗洞图案蚀刻的光阻是以氧去光阻法移除。参照图2B，一第二低介电常数介电层26是旋涂于阻挡层24及介层窗洞25上。第二低介电常数介电层26经旋涂及平坦化后，一渠沟将形成于其中。一硬罩幕27例如是一二氧化硅层是先沉积于第二低介电常数介电层27上。接着，使用传统微影方法形成渠沟图案子一光阻层上(未示出)，此渠沟图案是与介层窗洞25对齐。之后，以硬罩幕27为蚀刻遮罩，对整个构造进行干蚀刻。此干蚀刻制程是仅蚀刻第二低介电常数介电层26及第一低介电常数介电层23，但并不蚀刻阻挡层24及保护层22。藉此一干蚀刻制程，同时形成一渠沟28及一介层窗洞29。在大部份例子中，低介电常数介电层的蚀刻化学对光阻的蚀刻速率接近于对低介电常数介电层的蚀刻速率。在蚀刻渠沟步骤完成时，渠沟形成光阻通常亦被完全蚀刻移除。之后，以不同的蚀刻化学移除保护层22，同时不使其它各层受到蚀刻气体破坏，以曝露出导电体21，与介层窗洞29相通，最后的构造如图2C所示。如同上文所提及的单镶嵌构造，在形成双重镶嵌构造的各种蚀刻制程期间，会有高分子生成物200产生并且残留在渠沟28及介层窗洞29的周围。通常使用包含去离子水(H2O)及氢氟酸(HF)的混合溶液做为蚀刻溶液，施予一湿蚀刻制程于整个双重镶嵌构造上，以移除高分子生成物200。由于保护层22、第一低介电常数介电层23、阻挡层24及第二低介电常数介电层26的蚀刻选择比不同，经湿蚀刻以去除高分子生成物200后，其轮廓变得不佳，如图2D所示。因此，双重镶嵌制程与单镶嵌制程面临相同的问题。据此，亟待提供一种改善镶嵌构造的方法，其可克服习知技术的缺失，并且提高半导体元件的优良率。(3)
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种，其是使用包含去离子水、氢氟酸及盐酸的一蚀刻溶液，施予一湿蚀刻制程于一镶嵌构造上，以改善其轮廓。本专利技术的另一目的是提供一种具规则镶嵌构造轮廓的制造方法，其为一简单、方便及不昂贵的湿蚀刻制程，并不会增加额外的步骤于镶嵌制程中。根据以上所述的目的，本专利技术提供一种。首先提供一具有一单镶嵌构造/双重镶嵌构造形成于其上方的底材。使用包含去离子水、氢氟酸及盐酸的一蚀刻溶液，施予一湿蚀刻制程于底材上。此蚀刻溶液使镶嵌构造中各层间，如保护层、介电层及阻挡层之间的蚀刻选择比大约1∶1。藉助本专利技术此一湿蚀刻制程，可获得一轮廓良好的镶嵌构造。(4)附图说明图1A至图1D是习知单镶嵌制程的各种步骤的截面示意图；图2A至图2D是习知双重镶嵌制程的各种步骤的截面示意图3A至图3D是本专利技术第一具体实施例的双重镶嵌制程的各种步骤的截面示意图；及图4是本专利技术提供的单镶嵌构造截面示意图。(5)具体实施方式本专利技术是提供一种。下面将参照附图对本专利技术进行详细说明。参照图3A，是为本专利技术的第一具体实施例。首先提供一半导体构造30，其具有一形成于其上方的导电层31。半导体构造30可以是一由硅或锗形成的半导体底材或一习知的绝缘层上有硅构造。半导体底材30可进一步包含一或多层的绝缘层、介电层及/或导电层以及一或更多的半导体元件形成于其上。导电层31可包含一金属层，如一铜金属层，或是其它导电性材质层例如经掺杂的硅层。导电层31通常为一内连线层。仍参照图3A，一保护层32是形成于导电层31上。保护层32可包含等离子体化学气相沉积的氮化物(plasma enhanced nitride)或氮化硅。第一介电层33是形成于保护层32上。第一介电层33可包含无机低介电常数介电材质，例如是二氧化硅、掺杂氢的二氧化硅、掺杂氟的二氧化硅及掺杂碳的二氧化硅，或可包含具有碳及氢的有机低介电常数介电材质。继续参照图3A，一阻挡层34是形成于第一介电层33上。阻挡层34可包含氮化硅或等离子体化学气相沉积的氮化物。一第二介电层35是形成于阻挡层34上。第二介电层3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有规则镶嵌构造轮廓的制造方法，其特征在于，包括：提供一底材，该底材具有一形成于其上方的单镶嵌构造，其中该单镶嵌构造具有依次形成于该底材上方的一保护层及一介电层以及一介层窗洞穿透该介电层及该保护层；及施予一湿蚀刻制程于该底材上， 该湿蚀刻制程是使用包含去离子水、盐酸及氢氟酸的一蚀刻溶液。

【技术特征摘要】
US 2002-4-8 10/117,039;US 2001-10-31 60/336,4671.一种具有规则镶嵌构造轮廓的制造方法，其特征在于，包括提供一底材，该底材具有一形成于其上方的单镶嵌构造，其中该单镶嵌构造具有依次形成于该底材上方的一保护层及一介电层以及一介层窗洞穿透该介电层及该保护层；及施予一湿蚀刻制程于该底材上，该湿蚀刻制程是使用包含去离子水、盐酸及氢氟酸的一蚀刻溶液。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的底材还包含一内连线层形成于该单镶嵌构造下方。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的保护层包含等离子体化学气相沉积的氮化物。4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的保护层包含氮化硅。5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的介电层包含一有机低介电常数介电材质。6.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的介电层包含一无机低介电常数介电材质。7.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的蚀刻溶液的去离子水、盐酸及氢氟酸的一体积比例是大约3000～100∶100～0∶1。8.一种具有规则镶嵌构造轮廓的制造方法，其特征在于，包括提供一底材，该底材具有一双重镶嵌构造形成于其上方，其中，该双重镶嵌构造具有依次形成于该底材上方的一保护层及一介电层，一渠沟是形成于该介电层的一上部份及一介层窗洞与该渠沟连通并穿透该介电层的一下部份及该保护层；及施予一湿蚀刻制程于该底材上，该湿蚀刻制程是使用包含去离子水、盐酸及氢氟酸的一蚀刻溶液。9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述的底材还包含一形成于该双重镶嵌构造下方的内连线层。10.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述的保护层包含等离子体化学气相沉积的氮化物。11.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述的保护层包含氮化硅。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪任谷，孙国维，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]