金属镶嵌的结构制造技术

一种金属镶嵌的结构，先依序沉积一蚀刻终止层与一介电层于一基础层上方，然后于介电层与蚀刻终止层中形成一开孔，再于介电层表面与开孔侧边及底部沉积一碳化硅层，最后于开孔中形成一金属层。本实用新型专利技术的碳化硅层可避免金属层扩散至介电层，得以降低漏电流，并能提高与半导体组件可靠度相关的时依性介电崩溃时间与改善偏压温度冲击性能。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是有关于一种金属镶嵌(metal damascene)的结构，特别是有关于一种应用于半导体组件内联机(interconnect)中的金属镶嵌的结构。
技术介绍
半导体产品即是藉由金属导线连接至半导体组件，经由施加电压控制每一半导体组件的作动状态，传统上，是以金属镶嵌做为金属导线，请参照图1A至图1D，为绘示现有技术制作金属镶嵌的剖面结构流程示意图。首先，如图1A所示，于一半导体基础层10上方依序形成有一蚀刻终止层11、一介电层12与一介电材质抗反射层13。图1B中，利用微影制程与蚀刻技术，于介电材质抗反射层13、介电层12与蚀刻终止层11中形成一开孔14。图1C中，于介电材质抗反射层13表面与开孔14侧边及底部沉积一阻障层15，阻障层15较常使用的材质为氮化钽。然后，于阻障层15表面与开孔14中沉积一金属层16，金属层16较常使用的材质为铜。如图1D所示，再进行化学机械研磨，而停止于介电层12，则完成金属镶嵌的制作。然而，如图2所示(为绘示图1中区域17的放大图)，为了提高半导体产品效能，当介电层12使用多孔性的低介电常数材质，例如多孔性SiLK(低介电常数矽材料)、Aerogel(气凝胶)或Xerogel(干凝胶)时，多孔性低介电常数材质的介电层12的结构特性使得经过蚀刻后形成的开孔14的侧边并非为一平坦的表面，致使后续沉积的阻障层15厚度无法均匀一致，阻障层15厚度较薄的区域18无法完全避免金属层16扩散至介电层12，不仅产生漏电流，且缩短与组件可靠度相关的时依性介电崩溃(time-dependent dielectric breakdown，TDDB)时间与劣化偏压温度冲击(bias temperature stress，BTS)性能，现有技术的缺失由此可见一斑。专利技术创造内容鉴于现有技术的缺失，本技术的目的就是在提供一种金属镶嵌的结构，避免半导体组件造成漏电流。本技术的另一目的就是在提供一种金属镶嵌的结构，用以维持时依性介电崩溃时间。本技术的又一目的就是在提供一种金属镶嵌的结构，用以改善偏压温度冲击性能。本技术的再一目的就是在提供一种金属镶嵌的结构，用以提高半导体产品的产能。根据上述目的，本技术提供一种金属镶嵌的结构，此结构包括有一基础层，一位于基础层上方的蚀刻终止层，一位于蚀刻终止层上方的介电层，一位于介电层与蚀刻终止层中的开孔，一位于介电层表面与开孔侧边及底部的碳化硅层，以及一位于开孔中的金属层。上述金属层的材质可以为铜，介电层为多孔性的低介电常数介电层(例如多孔性SiLK、Aerogel或Xerogel)，且较佳碳化硅层的厚度为介于100～200。本技术的碳化硅层可避免金属层扩散至介电层，得以降低漏电流，并能提高与组件可靠度相关的时依性介电崩溃时间与改善偏压温度冲击性能。附图说明本技术的较佳实施例于前述的说明文字中辅以下列图形做更详细的阐述，其中图1A至图1D为绘示现有技术制作金属镶嵌的剖面结构流程示意图；图2为绘示图1D中区域17的放大图；以及图3A至图3E为绘示本技术制作金属镶嵌的剖面结构流程示意图。具体实施方式请参照图3A至图3E，为绘示本技术制作金属镶嵌的剖面结构流程示意图。首先，如图3A所示，于一半导体基础层30上方依序沉积有一蚀刻终止层31、一介电层32与一有机抗反射层33。其中，蚀刻终止层31的材质可以为氮化硅或碳化硅，较佳者，蚀刻终止层31的厚度为400。本技术的介电层32的材质可以为多孔性的低介电常数介电层，例如多孔性SiLK、Aerogel或Xerogel，尤其对于使用多孔性的低介电常数介电层而言，本技术技术能克服前述现有技术的缺失。其中，有机抗反射层33用以避免曝光时光线反射致使分辨率下降，当然，本技术亦非绝对必要沉积有机抗反射层。图3B中，于有机抗反射层33、介电层32与蚀刻终止层31中形成一开孔34。其中，形成开孔34可以先沉积一光阻层(未显示于图中)于有机抗反射层33上方，再以微影制程定义光阻层图案，然后以图案化光阻层为罩幕进行蚀刻，而停止于蚀刻终止层31，最后，再以图案化光阻层为罩幕进行蚀刻，而停止于基础层30。图3C中，加热移除有机抗反射层33，例如可于一化学气相沉积机台中加热移除有机抗反射层33。图3D中，于介电层32表面与开孔34侧边及底部沉积一碳化硅层35，再于碳化硅层35表面与开孔34中沉积一金属层36。其中，是以化学气相沉积方式沉积碳化硅层35(是可以与前述加热移除有机抗反射层33的同一化学气相沉积机台中进行沉积碳化硅层35)，较佳者，碳化硅层的厚度为介于100~200。其中，沉积金属层36是可以先于碳化硅层35表面与开孔34侧边及底部沉积一钽层(未显示于图中)，用以增加附着力，再以溅镀方式于钽层表面与开孔34侧边及底部形成有金属36的沉积晶种，然后进行电化学电镀，于钽层表面与开孔34侧边及底部沉积金属层36。其中，金属层的材质36可以为铜或其它导电性良好且沉积与蚀刻容易的材质。最后，如图3E所示，再化学机械研磨金属层34而停止于碳化硅层35，则完成今属镶嵌的制作。本技术是以碳化硅层取代现有技术中的阻障层，碳化硅层的沉积能力优于现有技术中的阻障层，得以降低漏电流，并能提高与半导体组件可靠度相关的时依性介电崩溃时间与改善偏压温度冲击性能。另外，本技术(3E)并无研磨移除碳化硅层35，保留碳化硅层35亦得以降低漏电流，而现有技术(图D)必须研磨移除部分阻障层15，且又得研磨移除介电材质抗反射层13。本技术的有机抗反射层藉由加热即可移除，并非绝对必要经由研磨移除，因此本技术可以将加热移除有机抗反射层33(图3C)与沉积碳化硅层35(图3D)于同一化学气相沉积机台中进行，故，本技术于制作金属镶嵌上更能减少制程时间，提高产能。如熟悉此技术的人员所了解的，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并非用以限定本技术的申请专利范围；凡其它未脱离本技术所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在专利范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属镶嵌的结构，其特征在于：至少包括：　　　　一基础层；　　　　一蚀刻终止层，是位于该基础层上方；　　　　一介电层，是位于该蚀刻终止层上方；　　　　一开孔，是位于该介电层与该蚀刻终止层中；　　　　一碳化硅层，是位于该介电层表面与该开孔侧边及底部；以及　　　　一金属层，是位于该开孔中。

【技术特征摘要】
1.一种金属镶嵌的结构，其特征在于至少包括一基础层；一蚀刻终止层，是位于该基础层上方；一介电层，是位于该蚀刻终止层上方；一开孔，是位于该介电层与该蚀刻终止层中；一碳化硅层，是位于该介电层表面与该开孔侧边及底部；以及一金属层，是位于该开孔中。2.根据权利要求1所述的金属镶嵌的结构，其特征在于，所述金属层的材质为铜。3.根据权利要求1所述的金属镶嵌的结构，其特征在于，所述蚀刻终止层的材质选自氮化硅与碳化硅之一。4.根据权利要求1所述的金属镶嵌的结构，其特征在于，所述蚀刻终止层的厚度为400。5.根据权利要求1所述的金属镶嵌的结构，其特征在于，所述介电层的材质为低介电常数介电层。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振诚，卢永诚，陈盈淙，章勋明，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]