經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 1 [發明所屬之技術領域] 本發明係關於半導體裝置之製造，更詳而言，係關於 製造良好的互連導線層之方法。 [以往之技術] 在半導體裝置之結構中，金屬互連導線層之材質主要 係使用鋁。實質上鋁是能符合諸如：良好的導電率、對二 氧化矽的優越附著力、圖型形成之容易性、高純度、以及 與矽基板之優越的電氣接觸等條件之全部》 一般而言，金屬膜形成技術主要係使用眞空蒸鍍法。 爲了此種使用眞空蒸鍍法來形成互連導線層，則在眞空蒸 鍍機內實施氣體去除工程後，再實行鋁之蒸鍍及重流 (reflow)工程。 具體而言，使用眞空蒸鍍機在半導體基板上製造互連 導線層之方法，如圖1所示，係包括：爲去除半導體基板 之水分以2 0 0 °C所實行之氣體去除工程（步驟S 1 )，在調 整成約25 °C室溫之蒸鍍用小室（depositing chamber) 內藉物理性蒸鍍法（PVD)將鋁一面塡充於形成在半導體 基板上之接觸孔內，一面蒸鍍之工程（步驟S 2 )，以及以 約5 6 0 °C之溫度作熱處理之重流工程（步驟S 3 )。該氣體 去除工程係在眞空蒸鍍機之水分去除用小室實行。 [發明欲解決之問題] -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------^------1T------苎 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7 i、發明説明（） 2 如上述之以往之互連導線層的製造方法中，實行該鋁 之蒸鍍工程時，放置於蒸鍍用小室內之最初之3-4張半導 體基板之蒸鍍，係約在25 °C附近之室溫下進行，但其後 則因放置在蒸鍍用小室內之半導體本身之溫度，小室內溫 度會上升至約1〇〇 °C以上。結果，半導體基板上之互連導 線層形成工程實際上是在約1〇〇 °C以上之溫度下實行。如 此，於該互連導線層之蒸鍍工程時蒸鏟用小室內之溫度會 高到約1 0 0 °C以上之原因，係在於經由以約2 0 0 °C溫度下 所實行之氣體去除工程之半導體基板是立刻移動至該小室 內之緣故。亦即，因爲半導體基板本身之溫度，導致在該 蒸鍍小室內時之溫度會上升。 如上述，對於繼續地進行之半導體基板上之互連導線 製造工程，由於實行物理性蒸鍍法之小室內溫度較室溫爲 相當高，如圖2所示，會招致其互連導線層物質凹陷於接 觸孔區域內而使重流邊際（r e f 1 〇 w m a r g i η )減少之問 題。 圖2係表示互連導線層以傳統方法所製成之結構。由 圖2可知，既在半導體基板10上形成了形成有互連導線層 形成用接觸孔之預定圖型（pattern)之絕緣膜12，也在 該接觸孔內蒸鍍了互連導線層18之物質。然而傳統之互 連配線層製造方法中，基於上述理由，其互連導線層物質 之蒸鍍工程係在比正常地所設定之約2 5 °C之室溫非常高 的溫度下實行，因此，該互連導線層物質就在接觸孔內造 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐） ----------1------、玎------線( : - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標率局貝工消费合作社印製 A7 . ___ B7 _ 五、發明説明（) 3 成大的凹陷。如此在接觸孔內凹陷之互連配線層之圖型， 由結果來看，會減少重流工程時之重流邊際。 圖3A至圖3D係爲說明以往之互連導線層製造方法而 表示直至形成互連導線層之工程之半導體裝置製造方法之 製造工程圖。 參考圖3A和圖3B，在半導體基板10上形成絕緣膜 12，並以光刻工程在該絕緣膜12上形成預定圖型之光敏 膜14以劃出接觸區域。接著，如圖3C所示，藉使用該光 敏膜14之圖型作爲光罩之蝕刻法選擇性地去除該絕緣膜 1 2，即可形成接觸孔1 6。 最後，實施上述以往之互連導線層形成工程，即得 以製出如圖3 D所示之互連導線層1 8。 上述之半導體裝置之製造工程圖中，在半導體基板表 面形成對應於該互連導線層1 8之雜質注入區域之工程係 予以省略。但是，舉一個例子來說，形成雜子注入區域之 離子注入工程可以圖3 C所示結構物實行。 使用眞空蒸鍍機在半導體基板上形成互連導線層之其 他以往之方法，如圖4所示，係包括：〜爲.去除半導體基板 之水分而以水分去除用小室內;度下實行之氣 體去除工程（步驟S41)，爲去除接觸孔內之自然氧化膜所 實行之RF(射頻，radio frequency)回触刻（etch back)之實行工程（步驟S42)，以及藉物理性蒸鍍法在調 整爲約25 °C室溫之蒸鍍用小室內將互連導線層物質，即 鋁塡充於形成在半導體基板上之接觸孔內之蒸鍍工程（步 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線一 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _B7__ 五、發明説明（） 4 驟S43)。其中該氣體去除工程係在眞空蒸鍍機之水分去 除用小室內實行。 這樣的其他之以往之互連導線層製造方法中，於實行 該鋁蒸鍍工程（步驟S43)之際，最初放置在蒸鍍用小室內 之3〜4張之半導體基板，係在約25 °C之周圍溫度下實 行，但其後則因放置在蒸鍍用小室之半導體基板本身之溫 度，小室內之溫度會上升至約180°C以上。結果，半導體 基板上之互連導線層形成工程就在約1 8 0 °C以上之溫度下 實行。如此，於該互連導線層之蒸鍍工程中蒸鍍用小室內 之溫度會升高至約180 °C以上之原因，係在於經由於約 3 5 0 °C之溫度下所實行之氣體去除工程（步驟S 4 1 )之半導 體基板，再經由RF回蝕刻工程（步驟S42)後，立刻被移 動至該蒸鍍用小室之緣故。換言之，爲蒸鍍互連導線層， 該半導體基板，係經由該氣體去除工程後，再經由R F回 蝕刻工程，被移送至蒸鍍用小室內，惟，該R F回蝕刻工 程亦係在約3 5 0 °C之溫度下實行。 因此，蒸鍍用小室之溫度即使爲室溫，但由於經過該 回蝕刻工程之半導體基板本身之溫度，仍會使該蒸鍍用小 室內溫度上升至約1 8 0 °C以上。 如上述，眞空蒸鍍機之蒸鍍用小室內溫度爲約1 8 0 °C 以上時，塡充於接觸孔內之互連導線層之階覆蓋（step coverage)並不佳，如圖5所示。 如圖5所示，以其他以往之方法在半導體基板上形成 互連導線層之工程，其實行物理性蒸鍍法之小室內之溫度 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨0 X 297公釐） ----------^------iT------.^ (請先閱讀背面之注意事項再填湾本頁) B7 i、發明説明（） 5 係以比較室溫相當高的狀態下實行，因此，被塡充在接觸 孔內之互連導線層物質會大大地凹陷，使其在半導體基板 10上之厚度Τρ及和絕緣膜12之寬度Wp變薄，結果，導 致階覆蓋降低。圖5中對於與圖2所示之構成要素具有相 同功能之構成要素係註上相同符號。 參考圖5，可知既在半導體基板1〇上形成有形成了互 連導線層形成用接觸孔之預定圖型之絕緣膜12，也在該 接觸孔內蒸鍍了互連導線層18之物質。然於以往之互連 導線層形成方法中，基於上述理由，由於互連導線層物質 之蒸鍍工程係在比正常的設定溫度約25 °C之室溫極爲高 的溫度（約1 8 0 °C以上）下實行，所以該互連導線層物質在 接觸孔內則會大大地凹陷。如此，在接觸孔內大大地凹陷 之互連導線層，結局將造成階覆蓋大幅地降低。 如上述，由以往之方法所製造之鋁互連導線層，如圖 2和圖5所示，於實行互連導線層之蒸鍍工程之際，蒸鍍 用小室內之溫度愈比室溫愈高，互連導線層在接觸孔內凹 陷之程度則愈更大，使重流邊際變得更少，而該凹陷程度 變成非常大時，則會造成階覆蓋極其地惡化之問題。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) [爲解決問題之方法] 本發明之目的即在爲消除上述問題點而提供一種在半 導體基板上所形成之接觸孔內形成互連導線層時令蒸鍍用 小室內之溫度繼續在常溫之範圍內進行氣體去除工程，或 經回蝕刻工程後，將該半導體基板加以冷卻後再行蒸鍍之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） 6 半導體裝置之互連導線層的製造（形成）方法。 根據爲達成上述目的之本發明之一特徵，其使用具備 水分去除用小室之眞空蒸鍍機而在半導體基板上形成互連 導線層之半導體裝置之互連導線層的製造方法，係包括： 在放置有該半導體基板之該水分去除用小室內以預定溫度 實行氣體去除之工程，將該水分去除用小室內之預定溫度 降低於常溫以使半導體基板本身之溫度降低之冷卻工程， 以及在該室溫狀態之半導體基板上蒸鍍互連導線層之蒸鍍 工程。 於此方法中，於蒸鍍工程後再加上5 0 0〜6 5 0 °C之範 圍內，最好是以約5 6 0 °C之溫度進行熱處理之重流 (reflow)工程。 於此方法中，該氣體去除工程係在150〜600 °C之範 圍內，最好是以約2 0 0 °C之溫度下實行。 於此方法中，於氣體去除工程後再加上實行回蝕刻之 回蝕刻工程俾去除半導體基板上之自然氧化膜。 於此方法中，該冷卻工程係調整加熱器來使該蒸鍍用 小室內之溫度設定於約〇〜3 0 °C之範圍內。 根據上述之本發明之互連導線層的製造方法，由於實 行互連導線層之蒸鍍工程時，蒸鍍用小室內溫度能夠經常 維持於室溫，所以能形成正常的重流邊際，及階覆蓋良好 的互連導線層。 [實施例] -8- 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線{ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __B7____ 五、發明説明（7 ) 以下，根據附圖圖6至圖10詳細說明本發明之實施 例。 參照圖7和圖1 0，依本發明之實施例所新創之方法， 係包括將因爲高溫之氣體去除工程而上升之半導體基板 2 0溫度予以降低至低溫後，蒸鍍金屬互連導線層之工 程。其結果，由於該金屬互連導線層之蒸鍍工程能在室溫 下實行，所以再經由後續之重流工程該金屬互連導線層即 可具有大的重流邊際，且具有良好的階覆蓋。 實施例1 下面將參照圖6至圖8說明按照本發明第1實施例之互 連導線層製造（形成）方法。 根據圖6，爲了在半導體基板上以使用眞空蒸鏟機來 形成互連導線層，首先，以150〜600 °C之範圍內，最好 是以約2 0 0 °C之溫度下在水分去除用小室內實行氣體去除 工程（步驟S61)，以去除半導體基板表面之水分，並將加 熱器設定於低溫，以令該氣體去除工程所加熱之半導體基 板溫度降低於約0〜30°C之範圍內（步驟S62)，而在調整 成約25 °C室溫之蒸鍍用小室內藉物理性蒸鍍法將鋁塡充 於半導體基板上形成之接觸孔內（步驟S63)。最後，在 500〜600 °C之範圍內，最好是以約560 °C溫度下將該被 蒸鍍之鋁膜加以熱處理，使其重流（步驟S64)。 根據如上述之本發明第1實施例之互連導線層製造方 法中’於實行該鋁蒸鍍工程時，被移送到蒸鍍用小室內之 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---------{------1T------^ ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 £7__ 五、發明説明（8 ) 半導體基板係處於由上述冷卻工程所降低至一定溫度之狀 態，所以即使陸續有半導體基板移送至蒸鍍用小室內，但 該小室內溫度仍能繼續維持於已經設室之室溫。 如圖7所示，在接觸孔內形成在半導體基板20上之互 連導線層2 8幾乎並未凹陷。因此，可以維持大的重流邊 際之狀態下實行上述重流工程。 圖8A至圖8D係爲了說明根據本發明第1實施例之互 連導線層製造方法而表示直至形成了互連導線層之工程之 半導體裝置製造方法之製造工程圖。 參考圖8A和圖8B，在半導體基板20上形成絕緣膜 22，並藉光刻工程在該絕緣膜2 2上形成預定圖型之光敏 膜2 4以劃分接觸區域。接著，如圖8 C所示，若藉由使用 該光敏膜24之圖型爲光罩之蝕刻工程選擇性地去除該絕 緣膜22時，即可形成接觸孔2 6。 最後，實行上述之本發明互連導線層形成工程，如圖 8 D所示，即得以製得重流邊際大而階覆蓋良好的互連導 線層28。具體而言，爲了去除具有圖8C之結構物之半導 體基板水分，首先，在眞空蒸鍍機之水分去除用小室內以 1 5 0 ~ 6 5 0 °C之範圍內，最好是以約2 0 0 °C溫度下實行氣 體去除工程。其次，爲降低該半導體基板20之本身溫度 而實行冷卻工程後，再在眞空蒸鍍機之蒸鍍用小室內以約 25 °C之室溫下實行互連導線層物質之蒸鍍。如此，該蒸 鍍用小室內之溫度，由於經由上述氣體去除工程之半導體 基板以被降低至一定溫度之狀態移動至蒸鍍用小室內，所 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
,1T 經濟部中央標準局負工消費合作社印掣 A7 ___B7_ 五、發明説明（9 ) 以’該蒸鍍工程中蒸鍍用小室內之溫度得以繼續維持於設 定之溫度。因此’如圖8 D所示，可形成重流邊際大的互 連導線層28。這是因爲如上述，對於連續供應之半導體 基板之互連導線層蒸鍍工程係經常在室溫下實行之故》 於上述半導體裝置之製造工程中，在半導體基板表面 形成對應於活性區域之雜質注入區域之工程，雖被省略， 然用來形成與該互連導線層28成電連接之雜質注入領域 之離子注入工程，可以圖8C所示結構物實行之。 實施例2 其次，參考圖9和圖10，說明根據本發明之第二實施 例之互連導線層製造方法。 根據圖9，使用眞空蒸鍍機在半導體基板上形成互連 導線層之方法，係包括：爲去除半導體基板之水分而於水 分去除用小室內之350 °C下實行之氣體去除工程（步驟 S91)，實行爲去除接觸孔內之自然氧化膜而實行的RF回 蝕刻之工程（步驟S92)，將加熱器設定於低溫而將由該氣 體去除工程所加熱之半導體基板之溫度降低於約0〜30 °C 之範圍內之冷卻工程（步驟S93)，以及在調整爲約25 °C 室溫之蒸鍍用小室內藉物理性蒸鍍法將鋁塡充於在半導體 基板上所形成之接觸孔內之蒸鍍工程（步驟S 9 4 )。 [發明之效果] -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------ί------IT------Μ . (請先閣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 A7 _B7____ 五、發明説明（10 ) 依照這樣的本發明第二實施例之互連導線層製造方法 中，於實施上述鋁蒸鍍工程（步驟S94)時，被移送到蒸鑛 用小室內之半導體基板，係處於經由該冷卻工程（步驟 S93)被降低爲一定溫度之狀態，因此，即使將半導體基 板繼續往蒸鍍用小室移送，該小室內溫度仍得以繼續維持 已經設定之室溫。 如上述，若一面將蒸鍍用小室內溫度維持室溫狀態， 一面實行互連導線層之蒸鍍工程時，如圖10所示，在接 觸孔內形成在半導體基板20上之互連導線層28，其在半 導體基板20上之厚度Tp及與絕緣膜22之寬度Wp則比由 以往之方法所形成之互連導線層更厚而呈現良好的階覆 。 如上述，依照本發明之互連導線層製造方法，實行互 連導線層之蒸鍍工程時，由於蒸鍍用小室內之溫度能夠經 常維持於室溫，所以可製造出正常的重流邊際，及階覆蓋 良好的互連導線層。 [圖面之簡單說明] 圖1爲表示依照以往之方法在半導體基板上形成互連 導線層之工程順序圖。 圖2爲表示依照圖1所示以往之方法形成有互連導線 層之半導體裝置之結構剖面圖。 圖3A至圖3D爲表示依照上述以往之方法在半導體基 板上形成互連導線層之製造工程圖。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線！ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（H ) 圖4爲表示依照其他以往之方法在半導體基板上形成 互連導線層之工程順序圖。 圖5爲表示依照圖4所示其他以往之方法形成有互連 導線層之半導體裝置之結構剖面圖。 圖6爲表示依照本發明之實施例在半導體基板上形成 互連導線層之方法順序圖。 圖7爲表示依照圖6所示本發明之互連導線層所形成 方法形成有互連導線層之半導體裝置之結構剖面圖。 圖8A至圖8D爲表示依照本發明之方法在半導體基板 上形成互連導線層之製造工程圖。 圖9爲表示依照本發明之其他實施例在半導體基板上 形成互連導線層之方法順序圖。 圖1 〇爲表示依照圖9所示其他方法形成有互連導線層 之半導體裝置之結構剖面圖。 [符號之說明] 2 0 半導體基板 —2 2 絕緣膜 24 光敏膜 2 6 接觸孔 28 互連導線層 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------{------、訂------0 , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)