形成双重金属镶嵌结构的方法技术

一种在基底上形成双重金属镶嵌结构的方法，该结构包括一接触窗与一内连线，该方法包括：形成一绝缘层在基底上，接着形成一氧化硅层于该绝缘层上，形成一掩模氧化层于该氮化硅层上，然后以光刻与蚀刻步骤依序除去相对应于该接触窗位置上的绝缘层、该氮化硅层以及该掩模氧化层，再以光刻与蚀刻步骤依序去除相对应于该内连线位置上的该氮化硅层以及该掩模氧化层，然后进行一回流步骤。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种形成双重金属镶嵌(Dual Damascene)结构的方法，特别是涉及一种结合接触窗开口(Contact)与内连线(Interconnect)的双重金属镶嵌结构的制造方法。金属镶嵌为一种内连线的制造过程，其在绝缘层中形成沟槽，然后填入金属而形成导线(内连线)。双重金属镶嵌为一种多重内连线制造过程，除了形成金属镶嵌沟槽外，还需形成导电接触窗(或介层窗)开口。在标准双重金属镶嵌制造过程中，在单一或复合的绝缘层(典型的为氧化层)上覆盖一层光致抗蚀剂，经由具有接触窗开口的影像图案的第一光掩模将光致抗蚀剂曝光，并蚀刻该绝缘层。第二光掩模图案则形成内连线图案，然后再蚀刻一次绝缘层。最后，沉积导电材料例如铝或铜，在绝缘层形成的沟槽以及接触窗开口内，此外，也需沉积钛和氮化钛作为阻挡层及粘着层。但是随着集成电路的密度增加以及双重金属镶嵌结构的缩小，钛或氮化钛愈来愈难以均匀地沉积在深次微米尺寸的接触窗开口内，因此需要新的程序来形成具有接触窗开口与内连线的双重金属镶嵌结构。本专利技术的目的在于提供一种双重金属镶嵌结构的方法，在基底上形成接触窗开口与内连线的方法。本专利技术的目的是这样实现的，即提供一种，其包括下列步骤首先在该基底上形成一绝缘层，然后形成一氮化硅层于绝缘层上，接着形成一掩模氧化层(Cap Oxide)在氮化硅层上，以光刻与蚀刻步骤依序除去对应于接触窗开口位置的掩模氧化层、氮化硅层以及绝缘层，再以光刻与蚀刻步骤依序除去对应于内连线位置的掩模氧化层以及氮化硅层，然后进行一最佳(Optimum)回流(Reflow)步骤。本专利技术还提供一种在一基底上形成一接触窗开口与一内连线结构的方法，该方法包括下列步骤形成一绝缘层于该基底上；形成一氮化硅层于该绝缘层上；形成一掩模氧化层于该氮化硅层上；进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该接触窗开口位置上的部分该绝缘层、该氮化硅层以及该掩模氧化层，形成该接触窗开口；进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该内连线位置上的部分该氮化硅层以及该掩模氧化层，形成该内连线开口；进行一回流程序，使该接触窗开口的边角变得较圆滑；以及填入一金属阻挡层及一导电材料至该内连线开口与该接触窗开口。本专利技术方法的优点在于，其能使钛或氧化钛均匀地沉积在深次微米尺寸的接触窗开口内，形成较好的接触窗开口与内连线双重金属镶嵌结构。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下附图说明图1至图4是本专利技术一较佳实施例的一种双重金属镶嵌接触窗开口与内连线的形成流程剖视图。见图1至图4，其绘示本专利技术一较佳实施例的一种形成双重金属镶嵌接触窗开口与内连线的方法流程剖视图。请参照图1，提供一基底101，该基底例如是半导体晶片、形成在晶片中的主动与被动元件以及形成在晶片表面的薄膜。基底包括在晶片内以及覆盖在晶片上的薄膜所形成的元件，基底表面包括覆盖在晶片上所露出的最外层薄膜，例如基底硅表面、绝缘层以及金属线。回到图1，在基底101上形成一衬底氧化层103，较佳的是，使用传统的化学气相沉积法沉积一二氧化硅层，沉积的厚度约500至2000埃。接着，以传统的化学气相沉积法在衬底氧化层103上沉积第一绝缘层105，该绝缘层105例如是硼磷硅玻璃(BPSG)或是磷硅玻璃(PSG)所组成，较佳者为硼磷硅玻璃，沉积的厚度约为3000至8000埃。然后进行全面平坦化程序，例如以化学机械研磨法将第一绝缘层105磨平。接着，在硼磷硅玻璃层105上沉积氮化硅层107，较佳的是，以传统的化学气相沉积法形成氮化硅层107，厚度大约为300至1000埃。氮化硅层107形成后，以化学气相沉积法在氮化硅层107上沉积第二绝缘层109(称为掩模氧化层)，较佳的是二氧化硅层，厚度约为3000至7000埃。仍参照图1，在第二绝缘层109上覆盖一层光致抗蚀剂111，经光掩模与显影后将所要形成接触窗开口的基底位置上的部分光致抗蚀剂除去，并暴露出第二绝缘层109，形成开口113。请参照图2，以光致抗蚀剂111为掩模，使用蚀刻法例如反应性离子蚀刻法(RIE)，依序除去开口113底下的第二绝缘层109、氮化硅层107、第一绝缘层105以及衬底氧化层103，直到暴露出基底101，然后除去光致抗蚀剂111，形成接触窗开口102。在本较佳实施例中的接触窗开口102形状为圆柱状，但也可形成其它任何所需的形状。接着，请参照图3，覆盖第二光致抗蚀剂115在第二绝缘层109上，再经光掩模、显影与蚀刻将所要形成的内连线图案转移到第二绝缘层109与氮化硅层107上，然后除去光致抗蚀剂115，形成双重金属镶嵌开口117(也称为接触窗与内连线开口)。请参照图4，进行回流步骤，使接触窗开口102的边角变得较圆滑。此回流步骤例如可以使用快速热处理工艺(RTP)，在温度约950至1100℃热处理约10至30秒，或是以常压化学气相沉积(APCVD)灯管，在温度约800至900℃热处理约5至30分钟。此圆滑边角能使在沉积钛或氮化钛阻挡层时有较佳的阶梯覆盖能力，尤其是对于深次微米元件而言。之后，填入导电材料到双重金属镶嵌开口117内，导电材料包括例如铜或铝。在本较佳实施例中形成阻挡层的制造过程包括沉积钛及氮化钛到双重金属镶嵌开口117内。虽然以上结合一较佳实施例揭露了本专利技术，但是其并非限定本专利技术，本领域的技术人员在不脱离本专利技术的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本专利技术的保护范围应当由所附的权利要求所限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成双重金属镶嵌结构的方法，该结构包括在一基底上形成一接触窗开口与一内连线；其特征在于，该方法包括下列步骤： 形成一绝缘层于该基底上； 形成一氮化硅层于该绝缘层上； 形成一掩模氧化层于该氮化硅层上； 进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该接触窗开口位置上的部分该绝缘层、该氮化硅层以及该掩模氧化层； 进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该内连线位置上的部分该氮化硅层以及该掩模氧化层；以及 进行一回流程序。

【技术特征摘要】
US 1998-6-3 0898751．一种形成双重金属镶嵌结构的方法，该结构包括在一基底上形成一接触窗开口与一内连线；其特征在于，该方法包括下列步骤形成一绝缘层于该基底上；形成一氮化硅层于该绝缘层上；形成一掩模氧化层于该氮化硅层上；进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该接触窗开口位置上的部分该绝缘层、该氮化硅层以及该掩模氧化层；进行光刻与蚀刻步骤，依序除去相对应于该内连线位置上的部分该氮化硅层以及该掩模氧化层；以及进行一回流程序。2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在该基底与该绝缘层之间形成一衬底氧化层的步骤。3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括使用化学机械研磨法研磨该绝缘层的步骤。4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该氮化硅层为Si3N4。5．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该绝缘层为硼磷硅玻璃。6．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该绝缘层为磷硅玻璃。7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该掩模氧化层为二氧化硅。8．如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括填入一金属阻挡层及一导电材料至该重金属镶嵌结构的步骤。9．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该回流步骤是使用快速热处理制造工艺法，操作温度约为950至1100℃，热处理时间约为10至30秒。10．如权利要求1所述的方法，其特征在于，该回流步骤是以常压化学气相沉积法进行，操作温度约为800至900℃，热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗吉进，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]