TW386268B - Method of avoiding contamination of W particles by using N2 plasma to form W layer - Google Patents

Description

~ Μ A本發明係有關於一種製造積體電路的方法，# π 種製造M ® a + 待别是 适鶴層於半導體元件上的方法。 疋 小元路技術上已經有提高元件構裝密度之趨勢。 低元件沾小可達到大積集度的半導體積體電路。但3 如 、大小，許多積體電路製造上的困難因而產疋 如，降俗η ·η Λ 7展生。 -R Α Μ記憶單元的大小將使儲存電容變| 致信賴4 " 分笑小， 的減低’例如較低的訊雜比和其它不需犀 問題。要的訊 馬了從一個元件到另一個元件的電訊交換，每 <間需要以連線相互連接。以動態隨機存取 R A M ^ g. /*.1 >- , 體 < )爲例，每個記憶單元的字語線與位元線均與 ^:晶體之相關部份相連。更進一步而言，由於積體電 月向多重内連線的趨勢，所以連接的構造方式成爲現疒 爲重要的課題。 ^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕

-P 訂· 經濟部中央檩準局員工消費合作社印製 隨著元件尺度越來越小，連接半導體元件間的電 性連接結構（例如内連線），變得越來越精密。傳統上， 内連線或其他電導體單元被廣泛使用於提供電路中的 特定導電路徑《在底層上形成電性傳導結構的方法中， 使底層表面不受汙染（例如濕氣、微粒或氣化物）是重要 的。換一句話説，底層表面必須很平坦以待後續的沈積 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中夬揉準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 步驟 鎢是作爲電性傳導結構的常用材料之一。在形成 鎢層於底層上之前，需先形成鈦和氮化鈦的複合層於底 層上當作阻障層。在阻障層形成之後，再使用快速熱處 理法以回火。然而，在快速熱回火後將產生，，隙缝 (micro-crack)”現象，此現象歸因於阻障層的應力作 用》在傳統方法中’鎢層可藉化學氣相沈積法沈積於欽 和氮化飲的複合層上。形成鎢層的反應材料包括.WF6 及SiH4。在反應過程中將產生氟氣，而氟氣可穿透，，隙 缝”和鈦原子反應。因此，反應生成TiFx並從阻障層及 鎢層中爆出，此謂之，，火山效應”。此效應產生了不想要 的鎢微粒在鎢層表面。因此，如何形成無微粒汙染的鎢 層將是一重要的課題。 發明目/的及概述： 首先’形成一介電層於基底上，以達成絶緣之目 的。然後使用鈦當作膠合層，形成於此介電層上。再使 用氮化鈦當作阻障層，形成於此膠合層上。其中氮化欽 層可利用物理氣相沈積法形成，此氮化鈦層主要是避免 鈦層與後面的膜層反應。再來，使用溫度约爲500—700 t：的快速熱處理法（RTP)以回火》 然後，使用氮氣電漿處理的化學氣相沈積法形成嫣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） > Γ (m- mu l m —.^n Kmn m· n^i nn nn m J,Jm (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 五、發明説明（ 層。其中，形成鎢層的反應材科包括WF6及siH4。由於 在回火鈦及氮化鈦的複合層後，氦氣電漿中的氫基可將，， 隙缝”接合，故氮氣電漿可以防止氟氣穿遂隙缝。依據本 發明之一較佳實施，氮氣電漿處理的化學氣相沈積祛之沈 積溫度约爲300至500。<〇、氣體壓力约爲2至4托耳、電 菜功率约300至800瓦特、氮氣電漿的處理時間约爲5〇 至150秒。最後，利用回蝕刻法蝕去鎢層之部份。 !式簡軍説昍· 第一圖顯示依據本發明，於半導體晶圓上形成一膠合 層、一阻障層及使用快速熱處理法之截面圖； 第二圖顯示依據本發明，於半導體晶圓上形成一鎢層 截面.圖；及 第三圖顯示依據本發明之，於半導體晶圓上触刻 部份的截面圖。 ^ ^ 發明詳細説明： 本發明爲一種沈積無微粒汙染 導結構的方法。在形成電性傳導結構時，== 以解決先前技術的，，火山效應，，問題。如下所示，、言此 術將增進電性傳導結構的性能。 丁逯些技 參閱第一圖，依據本發明之一較佳實施，以一結 晶 % 頁 訂 本紙張關家縣（CNS ) 格（加靡公釐）

386268 發明説明（ 面爲<1〇〇>之矽晶圓當基底2。然後，形成一介電 於基底2上，以達成絶緣之目的。傳統上，介電 包含矽的氧化物、矽的氮化物、B p s 〇。例 N如，可使用 化學氣相沈積法或傳統的熱氧化法來形成氧化 4 於基底2上。 然後，使用鈦（Ti)當作膠合層6，形成於氧化矽層 4上。其t膠合層6是用濺鍍技術形成，厚度大约i 士 800埃。依據本發明之一較佳實施，濺鍍的溫度約爲 室溫25 C左右，而爐室内的氬氣熱流速率约爲丨〇— seem ° 再使用氮化鈦（TiN)層8當作阻障層，形成於膠合 層6上。其中氮化鈦層8主要是避免鈦層6與後績的^ 層反應，氮化鈦層8可利用物理氣相沈積珐形成、氮化 欽層8的厚度大约400至1 000埃、氮化鈦層8形成時 的溫度約爲室溫25。〇左右。又.，爐室内的氬氣熱流速 率約爲10— 40 seem、爐室内的氮氣熱流速率約爲2〇 —100 seem。仍然參閲第一圖，再來，使用快速熱處理 法（RTP)以回火。其回火溫度約爲500〜7〇(TC，回火 時間約爲30至120秒。 參閲第二圖，使用氮氣電漿處理的化學氣相沈積 形成鎢層10，其中形成鎢層的反應材料包含WF6 SiH4。由於在回火鈦及氮化鈦的複合層後，氮氣電漿 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} ~@裝_ 訂- 經濟部中央標準局員工消費合作· 杜印製 法 及 中 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 S86268 37 五、發明説明（） 的氮基可將隙缝”接合’故氮氣電漿可以防止氟氣穿 透，，隙缝”，以避免因爲反應產生的氟氣穿透，，隙缝，，和& 原子結合所造成的”火山效應”。依據本發明之一較佳實 施’氮氣電楽·處理的化學氣相沈積法之,沈積溫度約爲 3 00 — 5 00 eC、氣體壓力約爲2至4托耳、電漿功率約 300至800瓦特、氮氣電漿的處理時間爲5〇至丨50秒。 參閲第三圖，利用回蝕刻法蝕去鴿層10之部份。 在上述步騍後，鎢層經測試設備（例如Tencor7700)掃描 可量出鎢微粒的數量。依據本發明之一實施例，每一八 叶晶圓的區域上，微粒的數量少於40個。 本發明僅以較佳實施例説明如上，並非用以限定本發 明之申請範圍；凡熟習該項技藝人士，在未脱離本發明之 精神下，當可作些許改變或修飾，其專利保護範圍均應包 含在下述之申請專利範園内。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 386268 〈月小修正./要每精玄^ Λ 8 Β8 C8 D8 ml 煩請委員明示y年'6月5\日所提之 豪ή本有無«更實質内容是否准子修正。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 申請專利範圍： 1. 一種形成一電性傳導結構於半導體晶圓上的方法，該 方法至少包含： 形成一介電層於該半導體晶圓上作爲絶緣層； 形成一鈦（Ti)層於該介電層上當作膠合層； 形成一氮化鈦（TiN)層於該鈦層上當作阻障層； 使用快速熱處理法（RTP)以回火；及 使用氮氣電衆處理法以形成一鎢層於該氮化鈥層上。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，在形成該鎢層後，更 包含回蝕刻該鎢層。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之鎢層的製 程方法爲化學氣相沈積法。 _ 4.如申請專利範圍第1項之方法.，其中上述之鎢層的反 應物質至少包含WF6及SiHp 5. 如申請專利範園第1項之方法，其中上述之氮氣電漿 處理的功率約爲300— 800瓦特。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之氮氣電漿 處理的時間約爲5 0 — 15 0秒。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-- 訂--- '诔—— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 386268 〈月小修正./要每精玄^ Λ 8 Β8 C8 D8 ml 煩請委員明示y年'6月5\日所提之 豪ή本有無«更實質内容是否准子修正。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 申請專利範圍： 1. 一種形成一電性傳導結構於半導體晶圓上的方法，該 方法至少包含： 形成一介電層於該半導體晶圓上作爲絶緣層； 形成一鈦（Ti)層於該介電層上當作膠合層； 形成一氮化鈦（TiN)層於該鈦層上當作阻障層； 使用快速熱處理法（RTP)以回火；及 使用氮氣電衆處理法以形成一鎢層於該氮化鈥層上。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，在形成該鎢層後，更 包含回蝕刻該鎢層。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之鎢層的製 程方法爲化學氣相沈積法。 _ 4.如申請專利範圍第1項之方法.，其中上述之鎢層的反 應物質至少包含WF6及SiHp 5. 如申請專利範園第1項之方法，其中上述之氮氣電漿 處理的功率約爲300— 800瓦特。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之氮氣電漿 處理的時間約爲5 0 — 15 0秒。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-- 訂--- '诔—— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 386268 TTiTTuT ABCD #、申請專利範圍 7_如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之形成該鎢 層的壓力约爲2— 4托耳。 8 _如申凊專利耗圍弟1項之方法’其中上述之形成該鵁 層的溫度約爲300— 500°C。 .裝—— (請先閔讀背面之注意事1填寫本I') 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IQX297公釐） 386268 TTiTTuT ABCD #、申請專利範圍 7_如申請專利範圍第1項之方法，其中上述之形成該鎢 層的壓力约爲2— 4托耳。 8 _如申凊專利耗圍弟1項之方法’其中上述之形成該鵁 層的溫度約爲300— 500°C。 .裝—— (請先閔讀背面之注意事1填寫本I') 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IQX297公釐）