CN1176490C

CN1176490C - 防止金属导线间短路的方法

Info

Publication number: CN1176490C
Application number: CNB011353864A
Authority: CN
Inventors: 蔡子敬; 许平
Original assignee: Nanya Technology Corp
Current assignee: Nanya Technology Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: CN1409386A

Abstract

本发明涉及一种防止金属导线间短路的方法，首先，提供一表面形成有绝缘层的半导体基底，该绝缘层表面具有一凹痕，并且凹痕的两侧之绝缘层内具有导通该半导体基底的镶嵌结构，接着在上述镶嵌结构表面形成一扩散阻障层，该扩散阻障层亦形成于该凹痕表面。然后，全面性形成一金属层，以填入上述镶嵌结构，其次化学机械研磨上述金属层，以形成一金属导线，再利用适当的条件以蚀刻方式去除该凹痕表面的扩散阻障层。

Description

防止金属导线间短路的方法

一、技术领域：

本发明是有关于积体电路(integrated circuits；Ics)制程技术，特别是有关于一种动态随杨存取存储器(dynamic random accessmemory；DRAM)制造过程式中防止金属导体发生不当短路(undesirable short)的方法。

二、背景技术：

集成电路例如动态随机存取存储器制造过程中，经常使用化学机械研磨法(chemical mechanical polishing；CMP)，以达到晶圆表面平坦化的目的。在CMP制程中，操作者需要加入化学助剂(rsagent)，又称为研浆(slurry)，此研浆之中含有硬度极高的研磨颗粒，在研磨去除不平坦的绝缘层(例如硼磷矽玻璃)的表面时，容易产生刮痕(scratch)。此刮痕容易使得后续顺势沉积的二氧化矽层表面形成凹痕(dent)或凹陷(access)，而容易产生元件上制造的问题，例如凹痕之中会留滞许多导电物质，若无法适时地去除则容易造成金属导线之间不当的短路。为了避免这种不当的短路，现有技术采用过度研磨(over polishing)的方式将凹痕的导电性扩散层以及钨金属一并去除，使得绝缘层的表面平坦化，以解决上述不当的短路问题。然而如此，会导致金属导线的接触阻值提高，进而影响记号之传输速度。

三、发明内容：

(一)、发明目的：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防止金属导线间短路的方法，能够在不影响金属的接触阻值(contact resistance)情况下，解决金属导线间不当短路的问题。

(二)、技术方案：

根据上述目的，本发明提供一种防止金属导线间短路的方法，包括下列步骤：(A)提供一表面形成有绝缘层的半导体基底，该绝缘层表面具有凹痕，并且凹痕的两侧之绝缘层内具有导通半导体基底的镶嵌结构；(B)在上述镶嵌结构表面形成一扩散阻碍层，该扩散阻碍层亦形成于该凹痕表面；(C)全面性形成一金属层，以填入上述镶嵌结构；(D)化学机械研磨上述金属层，以形成一金属导线；(E)利用蚀刻方式去除凹痕表面的扩散阻碍层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法之中，绝缘层是以四乙基矽酸盐为反应气体所形成的二氧化矽层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法之中，扩散阻障层是氮化钛层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法之中，扩散阻障层是氮化钽层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法之中，金属层是钨金属层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法之中，步骤(E)之蚀刻方式是反应性离子蚀刻法。

并且，上述防止金属导线间短路的方法之中，扩散阻障层与上述金属层的蚀刻选择比介于6～7之间，以避免去除扩散阻碍层的同时，蚀刻掉金属层。

并且，上述防止金属导线间短路的方法，其中上述扩散阻障层是氮化钛层或是氮化钛/钛层。

再者，上述防止金属导线间短路的方法，其中上述蚀刻气体含有氯气的反应气体，以去除氮化钛类的扩散阻障层。

四、附图说明：

第1图～第7、9图是根据公知技术，在动态随机存取存储器制造过程中防止金属导线短路的制造过程剖面示意图。

第1图～第8图是根据本发明实施例在动态随机存取存储器制造过程中，防止金属导线短路的制造过程剖面示意图。

符号之说明

10～半导体基底 12～闸极氧化层

14～闸极电极 16～蚀刻停止层

18～间隙壁 20～第1绝缘层(硼磷矽玻璃)

22～刮痕 24～第2绝缘层(二氧化矽)

26～凹痕 27～导电插塞

28～接触孔 30～沟槽

32～镶嵌结构 34～扩散阻障层

34a～停留在凹痕之中的扩散阻障层

36、36a、36b～钨金属层

36c～停留在凹痕之中的钨金属

五、具体实施方式：

以下利用第1图～第8图以说明本发明实施例，这些图显示本发明实施例在动态随机存取存储器制造过程中，防止金属导线短路的制造过程剖面示意图。

首先，请参照第1图，此图显示形成有闸极氧化层12、闸极电极14、例如由氮化矽蚀刻停止层16、氮化矽间隙壁18的半导体基底10，而符号20是由例如由常温化学气相沉积法沉积而成的硼磷矽玻璃(borophoxpilicate glass；BPSG)，用来当作第1绝缘层。

接着，请参照第2图，利用化学机械研磨法(CMP)，并且配合适当的研磨条件(polishing coondition)以及研磨液(slurry)以去除蚀刻停止层(etshing stop layer)16上方的硼磷矽玻璃20。由于研磨过程中的研磨液或是钻石修整(dresser)的作用，以致于容易在硼磷矽玻璃20a的表面产生若干刮痕(scratch)22。

然后，请参照第3图，在上述硼磷矽玻璃20a表面形成由含有四乙基矽酸盐(tetra-ethyl-ortho-silicate；TEOS)为反应气体之沉积条件所沉积而成的之二氧化矽24，以当作第2绝缘层。由于刮痕22的外形轮廓，此二氧化矽层24在刮痕的相对位置亦具有一凹痕26。然后形成导通源极/漏极(图未显示)的导电插塞27。接下来，利用微影技术(photoliography)以及蚀刻步骤以在既定位置形成导通半导体基底10表面的接触孔28。

其次，请参照第4图，再次利用微影技术以及蚀刻步骤以在欲形成金属导线的位置形成沟槽32，上述沟槽32与接触孔28共同构成镶嵌结构(damascene structure)32。上述凹痕26坐落于此镶嵌结构32之间。

然后，请参照第5图，利用化学气相沉积法在上述镶嵌结构表面形成氮化钛材料以当作扩散阻障层34(diffusion barrier layer)。上述扩散阻障层34亦被沉积于上述二氧化矽24的表面的凹痕26之中。

之后，请参照第6图，利用化学气相沉积法全面性地形成毯覆式钨金属层(blankret tungsten)36，其填入上述镶嵌结构32。

然后，请参照第7图，再利用化学机械研磨法去除第2绝缘层上方的钨金属层36以及扩散阻碍层34，以形成金属导线36a、36b，此时会有少量的钨金属36c被留滞于上述凹痕26之中。此时凹痕26内的扩散阻碍层34a与少量的钨金属36c会导致金属导线36a、36b不当的短路。

然后，请参照第8图，利用等离子型反应式离子蚀刻法(reactiveion etching；RIE)，配合适当的反应气体以蚀刻氧化钛构成的扩散阻障层34a以及钨金属36c。此时蚀刻条件必须选择氮肥化钛与钨金属的蚀刻选择比介于6～7之间的蚀刻气体，例如采有含氯气的反应气体为蚀刻气体。以便在蚀刻凹痕之中的氮化钛34a的同时，不损失太多的钨金属36a、36b。

本发明实施例利用适当的蚀刻条件以去除留滞于凹痕之中的导电性扩散层以及少量金属材料，能够在不影响金属导线的接触阻值情况下，解决金属导线间不当刮的问题。

虽然本发明已比较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作更改与润饰，都不会超出本发明的保护范围。

Claims

1、一种防止金属导线间短路的方法，包括如下步骤；

(A)提供一表面形成有绝缘层的半导体基底，该绝缘层表面具有一凹痕，并且凹痕的两侧之绝缘层内具有导通该半导体基底的镶嵌结构；

(B)在上述镶嵌结构表面形成一扩散阻碍层，该扩散阻碍层亦形成于该凹痕表面；

(C)全面性形成一金属层，以填入上述镶嵌结构；

(D)化学机械方式去除上述金属层，以形成一金属导线；

(E)利用蚀刻方式去除该凹痕表面的扩散阻碍层。其中所述蚀刻法所用气体是含有氯气的反应气体。上述扩散阻障层与上述金属层的蚀刻选择比介于6～7之间。

2、根据权利要求1所述的防止金属导线间短路的方法，其特征在于：其中所述绝缘层是以四乙基矽酸盐为反应气体所形成的二氧化矽层。

3、根据权利要求1所述的防止金属导线间短路的方法，其特征在于：其中所述扩散阻障层是氮化钛层。

4、根据权利要求1所述的防止金属导线间短路的方法，其特征在于：其中所述扩散阻障层是钨金属层。

5、根据权利要求1所述的防止金属导线间短路的方法，其特征在于：其中上述金属层是钨金属层。

6、根据权利要求1所述的防止金属导线间短路的方法，其特征在于：其中步骤(E)之蚀刻方式是反应性离子蚀刻法。