TW396442B - Preventing the conductive layer from the damage by chemical mechanical polishing method - Google Patents

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A7 B7 五、發明説明（1) ~ 本發明是有關於一種半導體製程，且特別是有關於一 種降低化學機械研磨法引起導電層損害的半導體製程。 目前，應用於半導體之導電插栓製程，其步驟主要是 在基底上之金屬層上先沉積一絕緣介電層，然後再以微影 程序以及蝕刻技術在絕緣介電層上定義出一接觸窗然後 再形成-導電層㈣絕緣介電層上，並且將該接觸窗填滿。 最後，再以絕緣介電層為蝕刻終點，回蝕刻去除多餘的導 電層，於該接觸窗内形成一導電接觸插栓。玆將於第丨入〜 ID圖詳細說明此習知導電插栓之製程。 首先，請參照第1A圖，提供一包含有半導體元件之 基底…其上並包含有-導電層12，其例如可為銘、銅、 銘銅合金、銘石夕銅合金或者是由石夕化鶴或石夕化欽等对轨金 屬石夕化物所構成。其次，以化學氣相沉積法形成一介電層Μ 於導電層12上，其例如可為氧切層。然後，再以微 序形成-特定光阻圖案16於介電層14上，並雷 栓預定處形成一露出介電層14的蝕刻開口 其次，請參照第1B圖，蝕刻定義開 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 M，直至導電層12為止，形成_接觸窗『所::的 去除光阻圖案16。 …、傻 接著，請參照第1C圖，先形成—阻 覆蓋第1B圖所形成的結構表面，其例如順性地 鈦所構成，用以增加後續填人接觸窗丨 ^化鈦或石夕化 電層14間的附著力。然後，再以化 :冑材料與介 相沉積法形成另-導電層22於阻障層^ ^積法或物理氣 上，並且將接觸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規枱 (210X297公釐） A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2) ' ~~— - 窗18完全填滿。其中，導電層22例如可為銘、銅、或鶴。 最後，請參照第1D圖，以介電層14為蝕刻終點，利 用化學機械研磨法依序㈣刻去除介電層14上多餘的導電 層22以及阻障層20，形成一連接導電層12之接觸插栓24。 ^然而，上述的製程在利用化學機械研磨法進行回蝕刻 製程，以依序去除多餘的導電層22以及阻障層2〇時，會 使得所形成的接觸插栓24内的導電層22以及介電層Μ表 面被研磨用的研漿所刮傷，導致元件的内連線之可信度降 低，並且影響後續形成於其上方之元件性能，並進而=低 最終之半導體產率。 _ 有鑑於上述習知製程之缺點，本發明揭示一種降低化學機 械研磨法引起導電層損害的方法，其步驟包括：形成一介 電層覆蓋一位在半導體基底上的第一導電層；形成一低介 電，有機層於該介電層上；利用微影程序以及餘刻技術依 序疋義該低介電值有機材料層以及該介電層，形成一預定 形成導電插栓之接觸窗；形成一阻障層於該接觸窗内的内 壁以及底部；形成一第二導電層於該低介電值有機材料層 上，並且將該接觸窗填滿；以該低介電值有機材料層為蝕 刻終點，回蝕刻去除多餘的該第二導電層，並於該接觸窗 内形成一導電插栓；以及去除該低介電值有機材料層。如 上所述之方法中，第一導電層係由導電性較佳的金屬，例 如銅、鋁、鋁銅合金、或鋁矽銅合金，或者由耐熱金屬矽 化物所構成，例如矽化鈦或矽化鎢；介電層則可由一具標 準電阻值之氧化層或低介電值氧化物所構成；低介電值有' _ 4 ( CNS ) ( 2Ι〇χ297，^ΪΊ '~~ ------ (請先閱讀背面之注意事項再炎寫本頁) -β 4 A7 B7 經 濟 部 中 央 標 準 局 | 潘 f 合 作 社 印 製 五、發明説明（3) ~~ 機材料層係由伸芳基醚聚合物例如flare 2 〇或PAM所 構成’阻P早層係由氮化鈦切化鈦所構成；第二導電層可 由化予氣相或物理氣相沉積的銘、銅、或鶴所構成；回银 亥J過程所用之方法則為化學機械研磨法；而低介電值有機 材料廣則係以電漿灰化法，例如氧氣電聚去除。 本發明揭不另一種降低化學機械研磨法引起導電層損害的 ^法’其步驟包括：形成—介電層覆蓋—位在半導體基底 /的第—導電層；形成—低介電值有機層於該介電層上； 形，-光阻圖案於該低阻值有機層上，並在導電插检之預 j形成-露出低介電值有機層表面之開口；以該光阻圖 為刻罩幕，依序_該開口下的低介電值有機層以及 料電層，形成-接觸窗；去除該光阻圖案後，形^一^ P 早層於該接觸窗内的内壁以及底部；形成一第二導電層於 介電值有機材料層上，並且將該接觸窗填滿；㈣低 ^值有機材料層為姓刻終點，回侧去除多餘的該第二 V電層，並於該接觸窗内形成—導電插栓；以及去除該低 ==。如上所述之方法中，第-導電層係由 ^的金屬’例如鋼、銘、銘銅合金、或銘石夕銅合 2，或者由耐熱金屬魏物所構成，例如魏鈦切化鶴； 具標準電阻值之氧化層或低介電值氧化物 斤^ ’低介電值有機材料層係由伸芳基鍵聚合物例如 m ΡΑΕ-2所構成；阻障層係由氮化鈦或石夕化鈦 :斤構ί;第二導電層可由化學氣相或物理氣相沉積的銘、 銅、或鶴所構成；回姓刻過程所用之方法則為化學機械研 (請先閱讀背面之注t事項#·-填寫本頁) ---訂----- ------- I - i I i u f— . 本紙锒纽ϋ财國國家標準（CNS ) A4聽Γ2Ϊ0Χ29Τ^§~ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4) 磨法；而低介電值有機材料層則係以電漿灰化法，例如氧 氣電漿去除。 為使本發明更明顯易懂，玆將配合圖式以及相關圖式 詳細說明如下。 圖式之簡單說明： 第1A〜1D圖是習知一種導電插栓之剖面製程。 第2A〜2E圖是根據本發明之一實施例的導電插栓剖 面製程。 實施例： 首先，請參照第2A圖，提供一包含有半導體元件之 基底200，其上並包含有一導電層202，其例如可為鋁、銅、 鋁銅合金、鋁矽銅合金或者是由矽化鎢或矽化鈦等耐熱金 屬矽化物所構成。其次，先以化學氣相沉積法形成一具標 準介電值或低介電值的介電層204於導電層202上，其例 如氧化物所構成，然後，再塗佈一低介電值有機材料層206 於介電層204上，其例如可為伸芳基醚聚合物（polycarylene ether ; PAE)，例如 Allied Signal 產製的 FLARE 2.0 或是 Schumacher 產製的 PAE-2。 接著，再以微影程序形成一特定光阻圖案208於低介 電值有機材料層206上，並且在導電插栓預定處形成一露 出低介電值有機材料層206的蝕刻開口 210。 其次，請參照第2B圖，依序蝕刻定義開口 210下所露出的 低介電值有機材料層206以及介電層204，直至導電層202 為止，形成一接觸窗212。然後，使用含胺類的有機溶劑 6 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規桔（210X297公麓） ---------' /------訂------, - / (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 A7 137 五、發明説明（5) (Amine-based solvent)如 ACT-690 去除光阻圖案 208。 接著，請參照第2C圖，先形成一阻障層214適順性 地覆蓋第2B圖所形成的結構表面，其例如可為氮化鈦或矽 化鈦所構成，用以增加後續填入接觸窗212内的導電材料 與介電層204間的附著力。然後，再以化學氣相沉積法或 物理氣相沉積法形成另一導電層216於阻障層20上，並且 將接觸窗212完全填滿。其中，導電層216例如可為鋁、 銅、或鎢。 然後，請參照第2D圖，以低介電值有機材料層216 為蝕刻終點，利用化學機械研磨法依序回蝕刻去多餘的導 電層216以及阻障層214。其中，因為介電層204在化學機 械研磨過程中被位在其上方的低介電值有機材料層206所 覆蓋，所以在研磨過成中不會被研漿所刮傷，可有效的改 善習知製程的缺點。 最後，請參照第2E圖，利用電漿灰化法去除低介電 值有機材料層，並且使接觸窗212内的電層216更平坦化， 完成一由障壁層214以及導電層216所構成之導電插栓 218。其中，灰化法所用的電漿例如可為氧氣電漿。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（€~5)六4規桔（210/ 297公犮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

Claims (1)

1. 形成一介電層覆盍一位在半導體基底上的 經濟部中央標準局ec工消費合作社印製 層 形成一低介電值有機層於該介電層上； 利用微影㈣以及蝴技術依序定義該低介電值有冷 材料層以及該介電層，形成一預定形成導電插栓之接觸窗> 形成一阻障層於該接觸窗内的内壁以及底部； 形成一第二導電層於該低介電值有機材料層上， 將該接觸窗填滿； 以該低介電值有機㈣層為_終點， 餘的該第二導電層’並於該接觸窗内形成-導電插检:: 及 去除該低介電值有機材料層。 2·如申請專職圍第i項所述之方法，其中該第 電層係由導電性較佳的金屬或耐熱金屬魏物所構成。 料利⑽第2項所述之方法，其中該導電性 較佳的金屬可選自銅、銘、銘銅合金、或_銅合全。 4.如中請專利範圍第2項所述之方法，其中 屬矽化物可選自矽化鈦或矽化鎢。 ‘、'、 係1·^^專利範㈣1項所叙方法，其中該介電層 係一具標準電阻值之氧化層。 6.如申請專利範圍第】項所述之 其 係由-低介電值氧化物所構成。 層

   本紙張尺度ϋ财卿eNS ) 2 JO X 297公釐 f . 广.蚊-- „ 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 、订. 申請專利範圍 7·如申請專利範圍第1項所述之方法 值有機材料層係由伸芳基醚聚合物所構成。 8_如申請專利範圍第7項所述之方法 值有機材料層係FLARE 2.0所構成。 9_如申請專利範圍第7項所述之方法 值有機材料層係PAE-2所構成。 io.如申請專利範圍第1項所述之方法 層係由氮化鈦或矽化鈦所構成。 U·如申請專利範圍第1項所述之方法 導電層可選自鋁、銅、或鎢。 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法 導電層係由化學氣相沉積法所形成。 13. 如申請專利範圍第u項所述之方法 導電層係由物理氣相沉積法所形成。 I4·如申請專利範圍第1項所述之方法 過程所用之方法係化學機械研磨法。 15. 如申請專利範圍第丨項所述之方法 電值有機材料層係以電漿灰化法去除的。 經濟部中央標準局貞工消費合作社印聚 其中該低介電 其中該低介電 其中該低介電 其中該阻障 其中該第二 其中該第 其中該第 其中回蝕刻 其中該低介 其中該灰化 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法 法所用的是氧氣電漿。 17_ -種降低化學機械研磨法引 法，其步驟包括·· ♦电㈣害的方 .形成-介電層覆蓋一位在半導體基底上的第一導電

   本紙張JUL適用中國固家榇準（CNS )八4祕（2i〇x297公羞 • I -I I - · {請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁} 、1Τ. k、申請專利範園 形成一低介電值有機層於該介電層上，· ，形成-光阻圖案於該低介電值有機層上，並在導電插 栓之預定處形成-露出低介電值有機層表面之開口； 以該光阻圖案為姓刻罩幕，依序韻刻該開口下的低介 電值有機層以及該介電層’形成一接觸窗； 去除該光阻圖案後，形成一阻障層於該接觸窗内的内 壁以及底部； 形成一第二導電層於該低介電值有機材料層上，並且 將該接觸窗填滿； 以遠低介電值有機材料層為餘刻終點，回钱刻去除多 餘的該第二導電層’並於該接觸窗内形成-導電插栓；以 去除該低介電值導電材料層。 18·/如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該第一 導電層係由導電性較佳的金屬或耐熱金屬石夕化物所構成。 19.如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該導電 性較佳的金屬可選自銅、、賴合金H夕鋼人金。 2〇·如申請專利範圍第18項所述之方法該财熱 金屬矽化物可選自矽化鈦或矽化鎢。 21·如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該介電 層係一具標準介電值之氧化層。 ^ 22.如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該介電 層係由一低介電值氧化物所構成。 ' 以 23·如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該低介

   經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 電值有機材料㈣由伸芳基㈣合物所構成。 24·如申請專利範圍第23項所述之方法， 電值有機材料層係FLARE 2.0所構成。 25.如申請專利範圍第23項所述之方法， 電值有機材料層係PAE-2所構成。 26丄如申請專利範圍第以項所述之方法， 層係由氮化鈦或矽化鈦所構成。 27·如申請專利範圍第17項所述之方法， 導電層可選自鋁、銅、或鶴。 28·如申請專利範圍第27項所述之方法， 導電層係由化學氣相沉積法所形成。 29·如申請專利範圍第27項所述之方法， 導電層係由物理氣相沉積法所形成。 30. 如申請專利範圍第17項所述之方法， 過程所用之方法係化學機械研磨法。 31. 如申請專利範圍第17項所述之方法， 電值有機材料層係以電漿灰化法去除的。 32. 如申請專利範圍第31項所述之方法， 法所用的電漿是氧氣電漿。 其中該低介 其中該低介 其中該阻障 其中該第二 其中該第 其中該第 其中回蝕刻 其中該低介 其中該灰化 ^^1τ'"— * 0 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 11