TW293162B - - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明（ 1) 1 I 發 明 之 技 術 領 域 1 1 1 I 本 發 明 係 與 半 導 體 製 造 方 法 有 關 尤 其 是 有 關 於 半 /·—V 1 1 I 請 1 I 導 體 之 相 鄰 表 面 或 階 層 間 的 間 隙 充 填 處 理 方 法 〇 先 閱 1 I 讀 1 背 1 I 之 1 I 發 明 背 景 >王 意 1 I 事 1 項 I 再 捧 1 將 半 導 體 進 — 步 縮 小 在 技 術 上 存 在 極 多 的 障 礙 其 中 寫 本 裝 頁 1 包 含 金 屬 互 連 層 充 填 以 保 證 裝 置 可 適 當 運 作 0 金 屬 互 連 '—^ 1 1 信 號 線 可 經 由 在 絕 緣 層 上 形 成 穿 口 而 與 積 體 電 路 下 導 體 1 1 相 接 觸 〇 般 希 望 能 利 用 形 成 互 連 層 的 金 屬 完 全 充 填 穿 口 1 1 ， 因 此 保 證 裝 置 可 適 當 地 操 作 0 訂 1 為 了 成 本 物 性 及 可 用 性 上 的 考 量 目 今 積 體 電 路 1 | 金 屬 互 連 線 以 鋁 為 製 造 材 料 0 基 本 上 這 些 互 連 線 由 濺 射 處 1 I 理 形 成 但 其 在 接 觸 穿 口 的 充 填 上 並 非 最 適 者 〇 絕 緣 層 的 1 | 旅 上 表 面 上 相 當 大 的 鋁 粒 子 將 導 致 一 些 問 題 0 在 接 觸 穿 α 端 1 緣 上 累 積 的 巨 大 粒 子 將 在 鋁 穿 過 前 鎖 住 或 阻 擾 穿 口 導 1 1 致 穿 口 内 形 成 空 泡 或 不 均 勻 結 構 〇 當 積 體 電 路 製 尺 寸 小 時 1 1 9 此 問 题 益 形 明 顯 〇 小 接 點 用 於 小 的 裝 置 中 如 0. 5 β m 的 1 1 裝 置 但 下 一 代 的 大 型 積 體 電 路 需 要 比 大 裝 置 更 大 的 方 1 I 位 比 ( 即 高 與 寬 的 比 値 ) 因 此 加 重 上 述 穿 口 充 填 的 困 難 1 I 0 例 如 不 平 坦 的 大 空 泡 接 觸 電 阻 極 大 小 設 計 上 所 要 求 者 1 1 1 〇 另 外 與 穿 口 充 填 區 相 鄰 之 鋁 薄 區 將 承 受 電 子 遷 移 而 使 1 1 電 路 可 能 產 生 開 V 而 使 裝 置 失 效 〇 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ， 一 4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 293162 A7 B7五、發明説明（会 已提出多種不同的方法，以保證下金屬位階中的適當 金屬接觸，例如，已應用防火金屬層連接鋁互連層改進穿 口之通過量。另外穿口侧壁形成斜坡以改進進入穿口的金 屬步階涵蓋。但是傾斜侧壁的使用，當工業上採用較小的 裝置尺寸時已變得較沒有必要。甚至對於尺寸約0.5//m的 技術，上述技術並無法完全克服穿口充填上的困難。確信 過去在穿口充填問題至少部份係由相當低的溫度所產生， 在該溫度下鋁可經處理而進行穿口充填。此溫度基本上低 於500 °C，某些製造商確信此有助於過度而不適於穿口充 填之銘粒子形成。 1 9 9 2年10月28號由Chen等人所提的U.S. Patent No. 5 ,108,951中打算處理由於過大之鋁粒子流所引起的穿口 充填問題。在此專利中，在鋁沉積商用前，將積體電路加 熱至約400 °C。在晶圓加熱至500 °C期間，鋁沉積入穿口。 在晶圓加熱期間鋁以約30— 80埃/秒的速率沉積於穿口中 ，此習知技術之系統有多項與前述的習知系統相同的缺點 。另外，在約50^1附近進行穿口充填，因此在積體電路 上無法使用聚合材料作為介質，因為基本上這些聚合材料 在如此高溫下將會fj。 由於上述習知技術中的缺點，因此有必要對接點及穿 口提供積體電路充填方法，該方法可在低溫下，最好在 250-450 °C之間提供可信賴的充填效果。在如此低溫下的 接點及穿口充填將允許使用最適當的介質材料，此類材料 在次0.5微米技術的發展上深具重要性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（9 發明概述 由於上述習知技術上的缺點，因此必須提供一種積體 電路接點及穿口的充填處理，此項處理可在約250 °C 450 °C 的相當低溫下進行，此溫度範圍可允許使用低介電常數聚 合物，在以前充填處理所需要的高溫下，無法使用此類聚 合物。 使用相當低溫充填處理優點為可充填鋁，鋁t金， 及銅合金。將充填此金屬之接點及穿口可依需要由物理蒸 汽沉積（” PVD” ）或化學蒸汽沉積（” CVD” ）反火金屬 及/或金屬合金加以襯裡。此間隙亦可使用不同介質或介 質的組合形成。 依據本發明，提供一改進之充填方法，可在積體電路 的介質中增強接點，穿口及渠道的充填工作，尤有用於次 .~60. 5 # m的技術。本發明中的一項較佳理念為在約1 Q至10 Torr時溫度介於250 °C至450 °C間，且處理壓力在300- 1 000大氣壓下進行充填處理。此項處理方法與習知技術中的處 , φ 理方法形成強烈對比，在習知技術中處理只有大氣體 的幾分之一，眞空度基本上約l-4mTorr，度基本上超 過500 °C。本發明的方法可用於不同的金屬及金屬合金， 可依據所欲充填之對應間隙，洞口及渠道金屬的不同物性 及化性而調整上述處理參數。 在本發明中所使用的適當金屬及金屬合金包含下列材 料（但不受限於此材料内）：（1 ) A卜Ti ( 0. 1 % ) -Cu (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨0><297公嫠） -6 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( 1 | ( 0. 5% ) ( 2) Al-Cu ( 0. 5% ) (3 )A1-C (0 .196 1 I ) (4) A1- Si (0.1%) -Cu ( 0. 5% ) ； 及鋁 。另外， 1 1 I 本 發 明的 方 法 適 於使用防火金 屬 或 金屬 合 金 如 ( 1 ) 純 —S 請 1 1 I 銅 ( Cu ) ( 2 ) 銅及鎂（Mg ) ，金（Au ) 及銀 (Ag ) 中 先 閱 ik 1 1 •— 或 多項 的 合 金 ;&A1-Sc-Cu 〇 本 發明 的 方法亦 可 用 於不 背 1 I 之 1 I 同 的 防火 覆 套 如由鈦（T i ) Ti N ， Ti及 TiN的 組 合 9 注 意 辜 1 1 TiW 及鎢 ( W) 所形成者。 項 再 1 填 裝 對於 處 理 含 聚合絕緣體的 積 體 電路 本發明 方 法 別具 馬 本 頁 1 優 點 ，因 此 絕 緣 體基本上在溫 度 約 350°C或更大的時候會 '—^ 1 I 分 解 。在 聚 合 絕 緣體包含（但 不 受 限於 此 )聚四 氟 乙 稀（ 1 1 1 t* PTFE" ) 族化合物的限制， PTFE化合物介電常數為1.9 _ ----------— < - 1 1 訂 1 9 因 此極 具 吸 引 力，因為此化 合 物 有能 力 減低互 連 結 的寄 生 電 容。 1 1 本發 明 的 處 理技術亦可保 證 通 過不 同 介質材 料 或 介質 1 | 材 料 之組 合 的 洞 口及/或渠道 的 完 全充 填 。因此 本 發 明的 技 術 可用 於 刻 紋 (damascene ) 或雙刻紋處理技術組， 其 Τ I 中 在 氧化 物 或 其 他介質中形成 凹 槽 ，或 由 蝕刻形 成 > 然後 1 1 依 適 當的 充 填 如 化學蒸汽沉積 ( ” CVD” ) 金屬 (通常為 1 1 僞 或 銅） ， 此 後 將金屬拋光， 因 此 沖洗 介 質。在 一 雙 刻紋 1 1 方 法 中， 不 只 蝕 刻之或在介質 中 所 形成 的 凹槽， 且 除 外尚 1 1 上 圖 樣（patte r η )且蝕刻一穿口 >使該穿口從金屬之上階 1 I 通 過 介質 至 下 階 金屬中"本發 明 中 所用 的 適當介 質 包 含聚 1 I 合 旋 上玻 璃 ( ” S 0 G ” ）材料邊 如由A 1 1 ied Si gna 1 1 1 I Co ΓΡ .所製造的1 5 0 0系列，PTEF族 par y 1 ene，聚胺， 三 1 1 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（21™们 293162 A7 B7 五、發明説明（ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 氧二氫矽，膠，及表面修飾氣凝膠，如氟化或甲醉氣 凝膠，上列諸例可見於下列專利申請案之一或多案中，下 列申請案並列為本文之參考案：（1)案號08/234,100* 1 994年 10 月 28號列檔，標題” Self-Aligned Via Using Low Permittivity Dielectric” ，所有人Ser. ; (2)案 號 08/286, 761,1994年 8 月 5號列檔，標題” Porous Dielectric Layer with a Passivation Later for Electronics Applications"，所有人 Ser; (3)案號 08 /294,290，1994年 8 月 23號列檔，標題” Self-Aligned Contact Using Organic Dielectric Materials"，所有 人Ser; (4)案號08/246, 432，1994年5月20號列檔，標 題” Interconnect Structure with an Intergrated Low Density Dielectric "，所有人Ser; (1)案號 08/233, 015’ 1994年 11 月 1號列檔’標題” Pillars for Improved Damascene Conductor Fabrication” ，所有人Ser° 圖形簡述 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 對於嫻熟本技術者可由下列本發明的説明及其附圖而 更進一步瞭解本發明，其中： 本發明的嶄新特徵及目的可由下列説明及附圖中得知 ，其中： 圖1為可用於本發明之實施例的增強遷移系統（” ETM ”）的示意圖； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 專利申請案第85101933鹚 ROC Patent Appln. No.85101933 説明書梦正頁中文本一附件一 i Pages of Specification in Chinese - En^^. (民國85年6月卟马送呈） (Submitted on June '少-19! 1996) B7

z ¥fF\ 声“，I 煩請委3二 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 圖2A及2B為本發明中空腔充填程序的示意圖； 圖3為ETM模组的示意圖： 圈4A及4 B示0.5微米3 : 1方位比開孔之充填能力丄的處 理壓力及溫度。 圖5示不同開孔方法於處理後的板電阻； 圖6A及6B為充填高方位比之掃瞄電子顯微鏡（SEM) 的截面圖； 圖7A及7B示本發明中Ti/TiN/ETM鋁充填處理的接觸 電阻及接點洩漏。 圖8A及8B示鎢（W)充填’傳統回流，及本發明中新的 鋁充填之穿口電阻的關係圖： 圖9A及9B示鎢（W)充填，傳統回流，及本發明中新的 鋁充填之穿口鏈良率比較圖： 圖10A及10B為兩濺射處理所形成之鎢及鋁充填穿口 (10A)及金屬引導（10B)中電子壽命分佈的關係圖；且 圖11及12説明本發明之不同基體的間陳充填。 較佳實施例之詳細説明 須知在下文中所説明的方法步驟及結構並無法形成完 整的積體電路製程》本發明可應用現有的積體電路製造技 術完成，而且僅用文中所涵蓋的一般常用技術，即足以瞭 解本發明。附圖並非本發明所特定使用者，且其中表示積 體電路製造部份的截面圖並不依原物體之尺寸，其目的僅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 9 - 293162 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( T) 1 I 在 説 明 與 本 發 明 相 關 之 特 點 〇 1 I 目 前 已 證 明 0. 5微米 (β m ) 應 用 中 使 用 接 點 / 穿 U 之 1 1 I 鋁 回 流 方 法 〇 但 由 於 沉 積 溫 度 相 當 高 而 且 無 法 完 全 充 填 /-V 請 1 1 VLSI 電 路 中 高 方 位 比 接 點 及 穿 口 因 此 鋁 回 流 方 法 並 沒 有 先 閱 1 I 讀 I 廣 為 使 用 0 對 於 次 0. 5 W m 應 用 中 的 70 全 充 填 尤 受 矚 曰 因 η 面 1 I 之 1 I 為 與 傳 統 的 鎢 充 填 技 術 比 較 再 生 鋁 回 流 技 術 必 需 要 能 注 $ 1 1 達 到 對 等 或 更 好 的 良 率 及 可 信 度 0 本 發 明 的 方 法 可 證 明 > 項 再 1 填 裝 I 在 溫 度 小 於 450 °C時的增強鋁充填的確是次0 .5 β m應用的 爲 本 Έ 再 生 程 序 0 '—^ 1 1 I 與 積 體 W-充 填 / 鋁 導 引 技 術 相 比 較 鋇 充 填 技 術 的 優 1 1 1 點 為 低 電 阻 接 點 / 穿 口 製 程 步 驟 較 少 且 電 子 遷 移 性 能 1 1 訂 1 改 善 0 傳 統 鋁 回 流 方 法 的 缺 點 在 於 對 於 表 面 狀 況 及 洞 型 態 之 回 流 的 敏 感 性 〇 傳 統 上 熱 濺 射 沉 積 及 / 或 回 流 方 法 視 增 1 1 原 子 ( adatom ) 的 擴 散 性 遷 移 而 定 0 較 高 的 接 點 / 穿 口 方 1 I 位 比 及 洞 口 入 口 處 減 射 障 壁 屬 的 典 型 突 穿 將 對 回 流 特 性 產 丄 生 不 好 的 效 應 〇 結 果 在 一 規 則 可 複 製 的 基 礎 上 很 難 達 ’丨 I 到 完 全 充 填 0 1 1 另 一 方 面 本 發 明 提 供 - 完 全 的 鋁 開 孔 或 間 隙 充 隙 技 1 1 術 因 此 可 在 溫 度 低 於 45 0。。下 對高方位比的次0 .5 β m 1 1 開 孔 或 間 隙 達 到 完 全 充 隙 〇 可 應 用 不 使 用 物 理 準 直 器 的 高 1 1 產 量 T/ T i N 障 壁 金 屬 充 填 方 法 完 成 鋁 開 孔 或 間 陈 之 完 全 充 1 I 填 〇 由 大 型 穿 口 鏈 所 產 生 的 數 據 做 為 與 傳 統 積 體 W充填/ 1 1 I 鋁 導 引 傳 統 鋁 回 流 及 增 強 鋁 充 填 方 法 的 比 較 標 準 〇 相 1 1 I 同 的 A1 -Cu合金可用於各種例子中 >用於金屬導引或穿口 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明 ( 1 的 電 子 遷 移 可 信 賴 數 據 亦 提 供 以 用於 新舊 方法 的比 較 〇 1 1 現 在 請 參 考 附 圖 9 不 同 囷 中 的 相同 组件 以相 同標 示 號 1 1 碼 表 示 在 圖 1中為- -增強遷移系統（" ETM” )， 以數 字 20 1 | 表 示 如 英 圃 Br is to 1 的 E1 e c t r 〇 t e c h 公 司所 製造 的Si gma 請 先 1 I ETM系統 ，ETM 系 統 一 般 為 六 角 形 〇 裝置 20包 含卡 匣處 理 器 讀 背 1 I 22 其 傳 送 一 或 多 個 卡 匣 ( 圖 中 無 示） ，從 卡匣 負載 區 24 之 注 意 1 1 經 變 壓 負 載 台 26 當 卡 匣 依 據 下 文 所説 明的 方式 在不 同 的 事 項 £ 1 1 處 理 空 腔 中 傳 送 時 台 26可 於 不 同 眞空 度下 循環 使用 〇 卡 丹 t % 本 裝 匣 處 理 器 型 如 一 可 轉 動 可 伸 展 之 臂， 操作 此卡 匣可 將 晶 頁 1 1 圓 從 卡 匣 向 處 理 空 腔 傳 送 當 晶 圓 為該 裝置 所處 理之 後 > 1 1 可 再 回 至 一 空 腔 中 〇 最 初 卡 匣 由 處 理器 22送 至加 熱站 28進 1 | 行 初 級 處 理 當 晶 圓 達 到 預 定 溫 度 時， 再為 處理 器22傳 送 訂 I 物 理 蒸 汽 沉 積 ( ” PVD" ) 站 以 沉 積適 當的 金屬 材料 如 1 I 鋁 鋁 合 金 銅 銅 合 金 及 其 他 適當 材料 。在 PVD站 處 1 1 1 理 後 處 理 器 22將 晶 圓 送 至 ETM站32進行高壓/高溫處理 1 丄 > 其 方 式 見 下 文 之 説 明 0 在 ETM處理完成後 晶圓送至高 丨 功 率 物 理 蒸 汽 沉 積 ( ” PVD" ) 空腔36 在此應用鈦或錫 1 1 進 行 處 理 〇 當 完 成 Ti / Ti N物理蒸汽沉積後 處理器22將 1 1 晶 圓 送 到 空 腔 38 中 進 行 軟 減 射 蝕 刻。 室38 包含 加熱 站 ( 1 1 圖 中 無 示 ) 可 在 蝕 刻 期 間 簡 化 晶 圓 的熱 處理 。減 射蝕 刻 在 1 I 約 1 000 伏 的 相 當 低 能 量 下 處 理 〇 監 視器 40連 接不 同的 控 制 1 1 I 裝 置 以 顯 示 裝 置 20 中 的 晶 圓 處 理 〇 1 1 1 處 理 矽 晶 圓 使 通 過 0. 35 β mCMOS雙階金屬（DLM ) 流 ( 1 1 圖 中 無 示 ) 其 使 用 免金 屬 介 質 (PMD) 及位 準間丨 金屬 介 質 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格J 21 OX 297公釐） -责丨¢) - 11 - 1 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（$ (IMD)的化學機械平面化。接點及穿口 44在電漿蝕刻後使 用移相I線石版刷上圖樣（pattern)。由一少準直器處理 濺射沉積一 Ti/TiN障壁，該處理對高方位孔之底部提供 改進的涵蓋量。本方法的優點包含高產量及較少的粒子， 此係因物理準直器不使用於沉積路徑中。由一雙步驟處理 達成鋁洞充填。傳統上使用400 °C下的A卜Cu合金46的濺射 沉積以對金屬及每一洞頂架橋，而在洞中留下空洞，如圖 2A所示。然後晶圓42在眞空下向ETM ( Enhanced Transfer Mobility)系統20的ETM模組32遷移（見圖1)。阖3中詳示 ETM模組32，包含兩輻射50a及50b加熱器的高壓空腔48， 以精確控制晶圓溫度。然後應用通過入口 52的氬JL g空腔 4 8施壓使架橋Al— Cu進入洞4告中。基本操作壓力及溫度為 60MPa及400°C。當Al— Cu合金由於外部壓力而突穿入洞中 (圖2B)時，即完成洞口充填。 圖4 A及4B對此技術充填能力上的壓力及溫度效應予以 彙總。圖4B説明開孔或洞口充填程序為晶圓溫度（。(：）及大 氣壓力的函數。本發明之溫度及壓力適用範園為溫度介於 250°C至450°C之間，壓力則在300- 1000atm間（眞空壓力 約10至10lT〇rr)。控制樣本亦使用傳統的蝕刻背W充填方法 及高溫度（525 °C)鋁回流方法處理。在所有的例子中，在 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ 訂 沉 圓 射晶 濺使 上 層 頂雙 鋁氮 在 \ 前物 刻化 蝕氧 漿積 電 沉 及漿 樣電 用 上使 的後 引最 導。 二 層 第蓋 化 論 討 及 果 結 張 紙 本 CN /V 準 標 家 國 國 中 用 適 公 7 9 2 293168 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明（10 ) 1 1 圖 6 A及 6 B為 由 本 發 明 之 增 加 鋁 充 填 技 術 所 -製 造 的 高 方 1 1 1 位 比 SEM截面 甚至當最小洞口徑為0 .2.5 U m 時 仍 能 完 全 充 1 | 請 1 1 填 而 且 不 為 障 壁 薄 膜 突 穿 所 阻 擾 〇 為 了 估 計 整 個 洞 充 填 先 閱 1 1 處 理 中 最 大 晶 圓 溫 度 在 第 二 階 的 鋁 洞 充 填 處 理 後 0 最 測 背 1 1 之 1 下 階 金 屬 的 板 電 阻 0 圖 5示應用標华W充 填 處 理 晶 圓 後 金 意 1 1 屬 的 板 電 阻 分 阻 圖 本 發 明 的 ETM A 1 一 充 填 處 理 為 傳 統 的 事 項 1 | 屬 中 應 導 再 填 熱 射 鋁 〇 由 於 金 堆 Ti N/A 1 合 金 層 間 熱 作 用 反 寫 本 I 致 板 電 阻 間 的 差 異 0 由 此 圖 中 可 明 顯 看 到 傳 統 上 熱· 沉 積 鋁 頁 1 1 的 尚 晶 圓 溫 度 而 W充蜞及ETM處 理 晶 圓 顯 示 相 似 的 板 電 阻 1 1 且 此 可 確 認 新 的 鋁 充 填 處 理 可 在 高 溫 度 下 進 行 (約 4 0 0 〇C 1 I ) 〇 1 訂 I 圖 7A及 7B為 本 發 明 之 ETM A 1 充 填 的 接 觸 電 阻 及 接 點 洩 1 1 I 漏 特 性 〇 與 標 準 的 W充填方法相比較 本發明中的T i / T iN 1 1 1 障 壁 及 新 的 AI 充 填 方 法 可 得 到 良 好 的 接 觸 電 阻 及 接 點 特 性 丄 0 應 用 A1 充 填 製 造 的 大 型 接 觸 鍵 也 顯 示 良 率 優 於 晶 圓 充 填 1 處 理 〇 1 1 圖 8A及 8B 比 較 傳 統 上 鎢 沉 積 / 蝕 刻 背 所 形 成 之 充 填 穿 1 1 a 電 阻 及 本 發 明 的 增 強 鋁 充 填 處 理 所 形 成 鋁 回 流 的 穿 電 1 I 阻 〇 在 兩 例 中 > 增 強 A1 充 填 處 理 產 生 更 緊 的 穿 V 電 阻 分 1 1 I 部 甚 至 當 洞 口 徑 小 於 0. 5 // m 時 仍 一 樣 0 失 敗 分 析 指 示 不 1 1 I 完 全 充 填 使 傳 統 鋁 回 流 所 觀 測. 到 的 穿 電 阻 分 佈 更 寬 » 1 1 而 介 面 及 核 心 層 的 變 動 則 認 為 由 於 鎢 充 填 中 所 觀 測 的 更 寬 1 1 廣 1 皆 佈 所 引 起 〇 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-13 293162 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明 ( ii 當 接 點 及 穿 尺 寸 增 加 時 由 於 本 質 上 較 高 的 電 阻 率 而 使 鎢 的 電 阻 餘 裕 ( 及 處 理 餘 裕 ) 小 於 鋁 〇 在 穿 口 電 阻 中 所 觀 測 到 的 變 動 直 接 導 到 參 數 良 率 損 失 0 且 穿 電 阻 規 格 可 放 鬆 以 補 充 處 理 上 的 缺 點 因 此 電 路 設 計 將 在 性 能 上 產 生 影 響 0 因 此 使 穿 口 電 阻 最 小 化 至 技 術 規 格 所 要 求 者 > 為 一 相 當 重 要 的 要 求 〇 圖 9A及 9B為 0. 6 // m 及 0. 4 β m 之 大 穿 cr 鏈 的 良 率 〇 對 於 0. 6 ^ m 的 穿 口 而 言 已 知 晶 圓 充 填 及 增 強 充 填 處 理 可 產 生 相 當 好 的 良 率 則 傳 統 的 回 流 處 理 則 較 差 〇 在 0. Α β m 下 比 之 於 W充填及傳統回流處理 增強A1充填處理可得到較 高 的 穿 口 鏈 良 率 〇 良 好 的 金 屬 導 引 及 穿 口 信 賴 度 ( 圖 1 0A 及 1 0B ) 與 傳 統 的 低 溫 度 ( 3 0 0。。) 鋁金屬化及W充 填 穿 相 比 較 仍 可 完 成 增 強 充 填 處 理 〇 鋁 充 填 穿 口 的 優 良 特 性 確 信 係 由 於 受 聚 積 電 流 減 低 的 影 響 此 係 因 與 傳 統 的 W 充 填 結 構 相 比 較 ， A1 充 填 提 供 低 電 阻 及 電 阻 較 少 之 介 面 〇 此 種 的 鋁 性 能 之 改 進 主 要 得 之 於 鋁 充 填 處 理 中 金 屬 的 顆 粒 較 大 0 在 本 發 明 的 另 — 設 計 理 念 中 如 圖 11 所 示 提 供 一 含 外 表 面 61 的 穿 口 60 該 表 面 在 多 傳 介 質 62之 體 内 形 成 該 介 質 62覆 蓋 在 半 導 體 晶 圓 中 形 成 的 金 屬 層 64 0 介 質 62可 提 供 多 個 覆 蓋 層 圖 中 示 三 層 66 68及 70 〇 例 如 最 低 的 介 質 層 66可 包 含 一 電 漿 氧 化 物 其 上 則 沉 積 一 層 三 氧 二 矽 28 〇 在 中 間 層 68上 沉 積 一 電 漿 四 乙 氧 化 矽 ( t e tr ac th1oxy si lane ) 層 70 以 形 成 介 質 的 上 表 面 〇 上 述 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（])2 多層介質係用於説明之用，其中階數及階組合中之一或二 者可加以變更，此仍在本發明之範圍内。一可穿口 60之内 表面提供一適當襯裡72，如圖中虛線所示。襯裡66可使用 傳統方式形。如由Ti，T|N，或二者之組合，其由PVD或 CVD處理後應用到穿口表面61。 在本發明的另一設計理念中，如圖12所示，其中示一 含穿口 60及渠道的半導體本體，其在一單一或多重介質體 82中形成。穿口 60部份通過介質82，而渠道80完全穿過介 質60而下層金屬進行84，以與金屬表面導通。最好沿上述 穿口及渠道的内表面提供一螂裡86。如上述之鋁或適當的 鋁合金及/或其他的金屬/金屬合金可導入穿口 60及渠道 80，然後在超大氣壓下壓縮/變型至約1000 ATM，因此使 所加金屬變型而充填穿口及渠__道。在完成穿口 /渠道充填 之前，超大氣壓使穿口 /渠道為金屬粒予有效地阻擾，如 同所加壓力突穿或指向加入穿口渠道之加入材料而使穿口 渠道充填有效。 本發明已提出一有效的鋁充填6 ，可在相當適當的處 理溫度450 °C下對於高方位比（74: 1)的接點及小至0.25 的穿口提供完全的充填。與傳統的W充填/鋁導引相比 較鋁充填處理大大地改進了可信度。這些結果建立了次 0.5Min製造技術之增強鋁處理之多樣性。 雖然上文中應用較佳實施例説明本發明之優點，須知 可對該實施例加以更改，修訂及變換而不偏離在申請專利 範園中所定義的本發明之精神及觀點。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----------------訂------( (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 -

Claims (1)

1. ^2162 鉍 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種充填一半導體開孔的方法，包含下列步驟： 提供一含一表面及至少一開孔的半導體本體，該開孔 至少部份通過該本體且遠離該表面，該開孔含一開口端； 將一金屬加到該開孔之開口端； 將該晶圓加熱至溫度介於約250 °C至約450 °C之間；及 對該金屬加壓，使該金屬變形，且將金屬導入開孔中 而大致上使該金屬充填該開孔，且該半導體本體之溫度維 持在約2 5 0 °C至4 5 0 °C之間。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中所加壓力介於 約3 0 0氣-1000大氣壓力間。 ,>t ；-4> 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中在，餐至|〇托 耳（Torr)的眞空下加入該金屬。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該金屬包含下 列成份中的一或多項：（1) A卜Ti(0.1%)-Cu(0.5%); (2 ) Al-Cu ( 0. 5% ) ： (3) Al-Cu ( 1% ) ； ( 4 ) Al-Si (1 % ) -Cu ( 0. 5% ) ; ( 5 )鋁；（6)銅；（7)Cu及下列金 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 屬中之一或多種金屬的合金：（i) Mg，（ii)Au，及（iii) Ag; (8)Al-Su-Cu;(9)TiN;及（ii)Ti 及下列組成中 一或多項之組合：TiN，TiW，及W。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該在含聚合絕 緣體的半導體中形成該開孔。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該聚合絕緣體 基本上包含下列化合物族中的一或多項：聚四氟器稀（” PTFE” ），聚旋上玻璃（” S0G” ）化合物；parylene; 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 1 聚 胺 三 氧 二 氫矽 (hydrogen S ilsesquioxane ) 及氣 1 I 凝 膠 ( aerogel) 及表面修飾氣凝膠。 1 I 7. 如 中 請 專 利 範 圍 第 6 項 之 方 法 其 中 聚 合 絕 緣 體 的 /--N 請 1 1 型 態 有 如 一 含 至 少 兩 不 同 階 的 堆 疊 體 該 階 數 基 本 上 包 含 先 閱 讀 背 面 之 1 1 上 述 聚 合 絕 緣 體 中 不 的 絕 緣 體 0 1 1 8. 如 中 請 專 利 範 園 第 5 項 之 方 法 其 中 襯 裡 之 提 供 注 意 事 1 1 係 應 用 化 學 蒸 汽 或 物 理 蒸 汽 沉 積 方 法 中 之 一 方 法 加 上 去 〇 項 再 1 U 9. 如 中 請 專 利 範 園 第 8 項 之 方 法 其 中 該 開 孔 為 穿 口 本 頁 裝 1 形 式 因 此 可 從 上 階之金屬通過介質 至 下 階 金 屬 中 〇 1 1 10. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 其 中 該 開 孔 為 渠 道 1 1 I 形 式 〇 1 1 訂V 1 1 1. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 更 包含在將金屬 加 到 開 孔 之 前 將金屬襯裡加到 開 孔 的 步 驟 〇 1 1 1 2. 如 中 請 專 利 範 園 第 1 項 之 方 法 更 包 含 在 將 金 屬 加 1 | 到 該 開 孔 前 清 除 氣 體 穣 物 的 步 驟 0 k 1 3. 如 中 請 專 利 範 園 第 1 項 之 方 法 更 包 含 在 將 金 屬 加 ’丨 I 到 該 開 孔 前 將 介 質 襯 裡 加 到 該 開 孔 的 步 驟 0 1 1 14. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 當 該 半 導 體 表 面 曝 1 1 露 於 含 惰 性 元 素 的 大 氣 中 時 加 上 壓 力 0 1 1 15. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 其 中 在 該 介 質 材 料 1 1 中 形 成 開 孔 且 提 供 金 屬 wL 裡 此 係 應 用 化 學 蒸 汽 或 物 理 1 I 蒸 汽 沉 積 方 法 加 入 者 〇 1 1 I 1 6. 如 中 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 方 法 > 其 中 該 開 孔 在 沒 有 1 1 I 氧 化 物 侧 壁 的 情 況 下 形 成 〇 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ29?公釐） -17 - 293162 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範園 17. 如申請專利範園第1項之方法’更包含在壓力空腔 中定位該導體，且將流體壓力加到該金屬以驅動該金屬進 入該開孔的步驟。 18. —種充填一半導體穿口或渠道的處理，包含下列步 驟： 提供一包含聚合物絕緣體的半導體本體，且含一表面 及至少一穿口或渠道，可至少部份進入該本體，而離開該 表面，該穿口或渠道在該表面上有一開口； 加熱該半導體本體至溫度約250 °C及約450 °C之間，且 將金屬導入該穿口或渠道中，其中液體壓力介於300-1000 大氣壓之間，而半導體本體溫度範園維持在約250 °C至約 45 0°C之間。 19. 一種將金屬導入半導體開孔的方法，包含下列步驟 提供一包含介質的半導體本體，且含一表面及至少一 穿口或渠道，可至少部份進入該本體，而離開該表面’該 穿口或渠道在該表面上及一外壁上有一開口； 將金屬襯裡加到該外壁上； 加熱該半導體本體至溫度約250 °C及約450 °C之間，且 將金屬導入該穿口或渠道中並與該襯裡相接觸，其中液體 壓力介於300-1000大氣壓之間，而半導體本體溫度範圍維 持在約25 0 °C至約450°C之間。 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） ---------{裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 18 -