TW490768B - Method for forming tungsten wirings - Google Patents

Description

490768 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（丨） 發明背景 發明領Μ 本發明係關於一種形成鎢線的方法，更特定言之，係 關於一種將薄膜轉變成厚度增大的氯化調'(C u C 1 X )膜以 肜成鎢線的技術。 先前抟藝的敘沭 為形成此類鎢線，多種不同的方法已被使用。S洌而 言，一鷄連接層，其具有包含鈦/氮化钛（Τ 1 / T IN)膜之多 層结搆，於半導體基材上形成以得到鎢線。然後，鎢膜於 鎢連接層上形成。在鎢膜上，光阻膜圖案則依據使甩金屬 線掩蔽罩之蝕刻方法而形成。接著，Μ此光阻膜圖案為掩 蔽罩，鎢膜和鎢連接層而後依序被蝕刻以形成鎢線。 根據此種技術，蝕刻鎢膜之進行係使周Κ氟為基礎的 電漿（S h和C 2 F 6 )。此蝕刻亦在鎢膜和光阻膜圖寨之 間的低蝕刻選擇性下進行。同時，光阻膜圖案當圖案本身 厚度的比例昇高時顯示增加的抗触刻性。此種抗蝕刻性的 增大，造成電能消耗量急速增加。此外，當光阻膜圖案具 有較小的厚度時，則隨後要利用石印術加工以形成具有較 窄間距（P 11 c h )的圖案時會造成困難。於此方面，此操 作界限變得極窄。 為解決因較小光阻膜圖案厚度所造成的缺點，另一方 法已被提出，其係關於將氮化鈦澱積在前述的Ϊ.Ι膜上，以 便在形成筠線時，能在光阻膜圖案和氮ib钛膜之間達到較 (請先¾讀背面之注意事項玉^寫本頁) 寫」 裝· 、\''口 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 490768 A7 B7 五、發明説明（/ 高的選擇性。依照此方法，由於氮化鈦被使用為掩蔽罩， 所以可能提高光阻膜圖寨的厚度。可是，當在形成金屬線 的蝕刻步驟中，氮化钛膜、鎢膜和㈣連接層同時蝕刻，則 可能會因氮化鈦膜存在而使錫連接層的厚度受到限制：這 將使操作.界限變小，而且使操作控制變得困難，因眈造成 最終製得的半導體裝置的可靠度降低。同時，也不易達到 半導體装置的高整合度。 發明摘要 因此，本發明的一個目的為提洪 ，在此方法中， ^ ί来周以氯為基 時作為掩蔽罩， 根據本發明 一訑刻阻隔層形成於金 礎的電漿使此蝕刻阻隔 因此，可去除對鎢連接

ί · 1 閲 I 讀ι·ιI [ | II裝f I 種形成鎢線的方法 屬線欲形成之區域 層可在形成金屬線 層厚度的限制。 種胗成鎢線的方法 半導體基材上形成 成金屬線的部分金 屬線層中經曝光部 之電漿處理金屬薄 圖案；利用金屬氯 屬氯薄膜。 連接層，其具有包 及在鎢連接層上彩 之厚度。鶴膜具育 膜之形成偽肢據利 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 此目的可藉由提供一 來達到，此種方法包含下列各步驟：在 一金屬線層；形成一光阻膜圖案使欲形 屬線·曝光；熟 份選擇性地形成 膜，因而形成金 薄膜為掩蔽罩蝕 較佳地，金 含鈦和氮化鈦膜 成的鎢膜ϋ l.i連 3，0 i] Q 至 5 , 0 Q ϋ 埃 化該光阻膜圖案；於金 一金屬膜；以氛為基礎 屬氯薄膜；除去光阻膜 刻金屬線層；及除去金 屬線層之組成係為一鎢 (Τ 1 / T i Ν )之多層结構， 接層具有5 Q Q至1，(3 Q 0埃 之厚度。較佳地，此鎢 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 490768 A7 B7 7 五、發明説明（ 用-I反應之化學蒸氣澱積方法。 光阻膜圖案之形成可藉由於金屬線層上形成負光阻膜 圖案。較佳地，該光阻膜圖寨具有0. 5至！3. 7微米之厚度。 熟化步驟可進行於1 2 (3至2 0 ()°C之間的溫度：金屬線薄 膜可包含依據利用C u U F A ) 2 - 112反應之化學蒸氯澱積方 法形成的銅薄膜。尤其，此種化學蒸氣方法係進行於低於 2 0 0 υ的溫度和2至3托爾 （Τ 〇 r r )的壓力。 較佳地，銅薄膜具有1，Q G Q至3，ϋ G Q埃之間的厚度。金 屬線薄膜可包含一氯化銅薄膜具有厚度高於銅薄膜的1.5 至2倍且ί系藉由Κ氯為基礎之電漿處理銅薄膜。利用Μ氯 為基礎之電漿的處理可進行於ί吏周1 G Q至5 (] ϋ毫托爾（πτΤ 〇 r r 的壓力，及2 5 Q至6 ϋ Q瓦的電坊率。較佳地，除去光阻膜圖 案係進行於依據利用氧電漿的乾式蝕刻方法。 蝕刻金屬線層的步驟可依據一蝕刻方法進行，利兩以 氟為主的電漿，1 Q Q至3 Q Q毫托爾的壓力，及1 0 Q至6 ΰ Q瓦的 電功率。另者，触刻金屬線層的步驟可依據一蝕刻方法進 行，利周氯電漿，1 (] Q至2 ϋ ϋ毫托爾的壓力及1 Q Q至3 ϋ G瓦的 電功率。氯化鋼薄膜可採~用P E t 3移除 根據本發明的方法，氯化铜薄層具有增加的®度，所 以其厚度可得以控制。因為厚度的可以控制，氯化銅薄膜 因此可在蝕刻鎢層和除去錫連接層時作為蝕刻阻隔層。依 此，即使採用層的光阻膜圖案時也不會有問題。 圖的簡述 6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 請 先 閱 讀 背 面 之 ΐ 事 太 頁 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 490768 Λ7 B7 五、發明説明（ 經由下列較佳具體施例參考附圖的钕述，本發明的其 他目的和方向都變得清楚而且容易明瞭： 圖1 A至1 F為側視圖用以分別說明根據本發明形成鎢線 的方法。 ' 較佳具體實施例的詳述 藉a圖1 A至1 F，一種方法甩Μ形成根據本發明具體實 SS例的鎢線被說明。 根據此種方法，如圖1 Α所示，先在半導體基材1 1上形 成一鎢連接層1 3。於鎢連接層1 3上，一鎢膜1 5被形成。此 鎢連接層1 3具有一包含鈦和氮化鈦膜的多層结構且厚度為 請 先 閱 讀 背 面 之 士 意 畜 太 頁 至 用 使 據 依 rnu 巨ί 膜 0 〇 埃 氣 蒸 學 b 的 應 反 為 度 厚 有 具 且 成 形 法 方 至 著 接 '3 埃 於Ιέ )¾罩 成蔽 形掩 之線 案 屬 圖 金 膜 周 阻使 光由 此藉 〇 後 行然 進 -被膜 成阻 形光 的負 Γ7一 寨成 圖形 VD膜上 (C阻15 積光膜 澱，鎢 光 該 rJ 度 厚 之 米 。 微ft r/ 熟 度 溫 ο ^ 有 P 具00 7 2 mos ,„,2 圖 1 層 於 阻著 光接 7 ο 1 膜 案 阻圖 光膜 刻 阻 ο 至 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 蓋 覆 未 ο 5 ο .—- Q 膜1, 0 為 在 度 地 厚 S且 擇 ， 選成 後形 然上 9 、 '—< sR 膜部 薄光 銅曝 ’ 未 示的 所17 1B案 圖 圖 如膜 阻 光 至 用 使 據 依 偽20 成於 形低 的於 19行 膜進 薄 ， 銅法 〇 方 挨VD ΰ C ο 勺 ο & 3,應

度 溫 的 P 反的 2 爾 -H托 3 )z至 A F 2 Η ( 及 力 壓 為 銅 度 化厚 氯 Ζ 一 2 成 膜 形薄 而飼 因lb ， 氯 理此 處 ’ 漿下 電 況 Μ 情 用此 使在 著 〇 接21 19膜 膜薄 薄 } J X 鋼 -—_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 490768 A7 B7 五、發明説明（< ) 大於銅薄膜1 9的厚度1 . 5至2倍。該電漿處理係進行於使 用1 ϋ Q至5，Q Q Q毫托爾的壓力和2 5 ϋ至6 Q Q的電功率。 氯氣（C 1 2 )可被使用於κ氯為基礎的電漿之來源氣體 銅薄膜13可以保留在氯化銅薄膜21之中。 ' 接下來，如圖1D所示，光阻膜圖案17被除去。該光阻 膜圖案1 7的除去係依據使用氯電漿之乾式蝕刻法。 然後，如圖lEm示，Κ氯化铜薄膜21為第一涸線掩Μ 罩的鎢膜1 5被蝕刻。此蝕刻之進行係使甩以氟為基礎之電 漿。S F s和C 2 h氣體被使周為以氟為基礎之電漿之來源 氣體。對於鎢膜1 5的蝕刻，1 0 0至3 0 Q毫爾的壓力和1 ΰ 0至 6 0 0瓦的電功率被使用。 接著，以具有圖案的鎢膜1 5為第二涸媒訑刻罩的鎢連 接層1 3被蝕刻。此蝕刻之進行係使用氯電漿，1 (]至2 (3 Q毫 托爾之壓力和1 0 Q至3 0 Q瓦的電功率。 最後，如圖1 F所示，氯化铜薄膜被除云，因而形成一 鎢線。氯化銅薄膜2 1的除去可利用三乙基_( P E 13 : 請 先 閱 讀 背 ιέ 之 意 事 項

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 方 且 間依體 的，期。導 線成 線制半 0 肜暴限 δ 成上 金的度 形域成 度靠 種區 形厚可 一 的於對 的 供 線 層層置 提 屬隔接 裝 明金 阻連體 發成刻錦 導 本形 独除半 ， 欲 使去良 解 於漿 可改 瞭層電 ，到 ο 可隔 之此達 成述阻 礎因可 。 達 敘刻基，法性 } 的 蝕 為 罩方合 )ζ面一 氯蔽 明整 5 前 中以 掩發 高 Η 由其用 為本的 C7，使作，置 ρ(法係 被此装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規( 210Χ 297公釐） 490768

五、發明説明（6) 儘管本發明的較佳具體實施例已κ說明之目的被揭示 ，熟諳此技藝者將可瞭解，可能的各種修改、添加和取代 將不偏離後附的φ請專利範圍所揭示本發明範_和精神。 圖式元件符號說明 11 半導體基材 1 3 鎢連接層 1 5 II 膜 1 7 光阻層圖案 19 銅薄膜 2 1 氯化銅薄膜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產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（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 490768

   六、申請專利範圍 1 。一種形成婦線的方法，其包含下列步驟： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在半導體基材上形成一金屬線層； 形咸一光詛膜圖案使欲形成金屬線的部分金屬線層曝 y\r , 熟化該光®膜圖寨； 於金屬線層中S曝先部份選擇性地形成一銅薄膜； Μ氯為基礎之電漿處理銀1薄膜，其中顯1薄膜在其表面 頂端變成氯化顯[薄膜，使得氯化銅薄膜的厚度大於_薄膜 的厚度； -4- 、fr UU * μ尔方兀RE R ta采， 利用氯化鋦薄膜為掩蔽罩蝕刻金屬線層，藉此形成金 層線層園寨；及 除去包含剰餘__膜的氯化_薄膜。 2 +棍據串譆專利範圍第1項的方法，其中該金屬線 層之組成像為一1§達接層，其具有包含鈦和氮化鈦膜（Ti/ T i S)之多層詰搆，及在il連接層上形成的鎢膜。 經濟部智慧財/$局員工消費合作社印製 3 *揋據Φ請專利範_第2項的方法，其中該鎢連接 層具有500至i，GGG埃之厚度。 4 +棍據Φ請專刹範園第2項的方法，其中該鎢膜具 有〇 5 (j ϋ (J S δ，G G G埃之厚度。 5 +棍據申請專刹範圍第2項的方法$其中該鎢膜之 形成係依據利用Wh 反應之化學蒸氣澱積方法。 6 + ®據申請專利範圍第1項的方法，其中該宄阻膜 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 490768 經濟部智慧財是局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利範圍 圖案之形成75藉由於金屬線層上形成負光組膜圖寨c 7 *棍據串請專利範匯第1項的方法，其中該光阻膜 _寨具有G. 5至ί3. 7微米之厚度。 g * fe ：f瘃φ萌専个ϋ軺圍粥i項a 'j力広5具’十较热1b岁 驟係這行於：m至2G0O之間的溫度。 9 *棍據Φ請專利範圍第1項的方法，其中該銅薄膜 乃依據利甩 Cu(HFA)2 -Hz反懕之化學蒸氣澱積方法形成 0 I 0 +棍據Φ請專利範園第9項的方法5其中該化學 蒸氣灘積方法係進行於低於2 0 0°C的溫度和2至3托爾（T 〇 r r ) 的壓力 ϋ II + 棍據申請專利範圍第1項的方法5 其中該鋼薄 膜具有Κ300至3,000埃之間的厚度。 1 2 * 根據Φ請專利範園第1項的方法5 其中該氯化 _薄膜的厚度高於鋦薄膜1 . 5至2倍且係藉由K氯為基礎之 陷 >=ϋ» rm *r=r .¾. β*± _ m m m, sm m m m ° i + ιβ傲甲萌寺狗軸圃矩 i項ou力広5 具十*利rd K 氯為基礎之電漿的處理進行於使用1G0至500毫托爾（iRTorr) 的壓力 f 及250至600瓦的電功率° 14 +棍據串請專利範圓第1項的方法，其中除去光 膜圖寨儀進行於依據利用氧電漿的乾式蝕刻方法。 1 5 *揋據Φ請專利範圍第1項的方法$其中該蝕刻 金屬線層的步驟係進行於依據使闱Μ氟為主的電漿之蝕刻 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 490768 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 土 ~ ,Ο <2^1 6 +根據申譆專利範圍第1項的方法$其中該蝕刻 金屬線層的步驟儀進行於使用1 0 0至3 0 0毫托爾的壓力，及 ιλ n Cl 〇 - 丄u U王 Ο vi U上Li Ρ\! 笔切羊1 7 +棍據Φ請專利範圍第1項的方法3其中該蝕刻 盡論線『冒的步驟係遙汀ΰ ΐ依據使用Μ氯為主的電讓之餘刻 -于―▲ vjl f- JJ is ν i 8 *棍據Φ請專利範園第1項的方法3其中該蝕刻 金屬線層的步驟係進行於使羯1 G G至2 G 0 ·毫托爾的壓力5及 1 0 0至3 0 Θ瓦的電功寒。1 9 - 棍據Φ請專利範圍1項的方法，其中氯化顯薄 li^ i>K iti ί- £, ι 3 Φ m - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產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（210X297公釐）