TW508674B - Method for fabricating integrated circuit arrangements, and associated circuit arrangements, in particular tunnel contact elements - Google Patents

Description

508674 五、發明説明（ 丨） 發 明 領 域 本 發 明 係 有關 — 種 使 導 電接觸層受到例如矽晶圓之 類 基 板 層 之 支撐 的 方 法 〇 將例如光阻材料之類非導電性 遮 罩 層 塗 覆 於該 導 m 接 觸 層上。然後，去除該遮罩層之 部 份 > 以 便 隨後 將 至 少 一 層導電層塗覆於該接觸層上的 白 由 空 間 內 〇 相 關 技 術 說 明 對 非 導 電 層而 言 亦 即 對 絕緣體層、半導體層、以及 導 電 層 而 言 ，大 槪 能 夠 給 出下列導電性/C : — 有 機 及 無機 絕 緣 體 K =18-18 到 1(Γ7 Ω -丨/ITT 丨； 一 半 導 體 κ = 1 0· 7到] 10' 4Ω ’πΓ1 ;以及 一 導 電 層 ，特 別 是 金 屬 層/C >1(Γ4Ω “/rrT1，特別是落 在 Κ =1 〇4到 1 05 Ω •丨/ m _1的範圍內。 已 知於 製 造積 體 電 路 裝 置期間用於塗覆各導電層的 各 種 方 法 係包 含 : — 氣 相 澱 積法 » 一 噴 濺 法 (sputtering) 1 以及 — 電 化 學 澱積 法 〇 在 使 用 氣 相澱 積 法 及 噴 濺法時，首先將可能在矽晶 Η 上 方 具 有 不均 勻 厚 度 的 各層澱積於整個矽晶圓之上。 第 一 ， 落 在 遮罩 層 上 各 白 由空間之內特別是落在各階梯 附 近 的 各 層 區段 會 具 有 不 同的厚度。這類缺點會造成很 多 應 用 上 的 問題 0 氣 相 澱 積法及噴濺法能夠同時用於各 導 電 層 及 各 非導 電 層 的 m 用。 _3 _ 508674 五、發明説明（2 ) 電化學塗覆法能夠用來使各層塗覆具有非常均勻的 層厚度。在電氣澱積法與未使用外部電流的澱積法之間 有著淸楚的區別。在電氣澱積金屬的例子裡，電子係 由外部電流源所供應。帶Z-價正電的金屬離子會因爲 取得Z個電子而還原，其中Z爲大於0的整數。在未使 用外部電流下不需要任何外部電流源以便用於金屬的澱 積作業。用於還原所需要的電子係起源於來自電解液所 含的還原作用劑。電化學澱積法只能夠用於各導電層。 發明之簡單說明 本發明的目的是說明一種用於製造具有各導電層及 非導電層之積體電路裝置的方法。另外，本發明的目的 是意圖提供各相關積體電路裝置及一種通道接觸元件。 有關該方法的目的係藉由如申請專利範圍第1項之 方法步驟而達成的。各精煉型式則由申請專利範圍中各 附屬項而予以給定。 於根據本發明的方法中，除了引言中所說明的各方 法步驟之外，藉由電化學澱積法依電化學方式在於去除 該遮罩層的各部分期間所形成的自由空間內殿積至少一 層導電層。 於電化學澱積作業期間，沒有任何材料會沉澱於該 非導電性遮罩層上。 這排除了對爲了去除這類材料所需要步驟的需求。 使用電化學塗覆法指的是在該自由空間之內形成具有均 勻厚度的各層。此外，這類層可能是非常薄的，例如其 -4- 508674 五、發明説明（ 3 ) 厚 度 小於 2 奈 米 〇 這 類 層 同 時 會 在 該 白 由 空 間 內 以 及 矽 晶 圓 (其直徑爲例如200或3 00毫米）上 的 不 同 位 置 之 上 呈 現 出 均 勻 的 厚 度 〇 與 氣 相 澱 積 法及 噴 濺 法 比 較 起 來 電 化 學 塗 覆 法 是 —* 種 非 常 便 宜 的 塗 覆 方 法 0 必 妖 /\\\ 地 ， 能 夠 以 非 常 小 的 費 用 製 造 出 該 層 膜 系 統 的 下 邊 部 位 0 對 製 造 非 常 薄 的 各 層 而 言 由 於 能 夠 在技 術 上 準 確 地 設 定出 所 澱 積 的 各 層 厚 度 故 能 顯 著 地 提 咼 了 各 積 體 電 路 裝 置 製 造 期 間 的 良 率 0 此外 在根 據 本 發 明 的 方 法 中 係在 電 化 學 澱 積 作 業 之 後 將 非 導 電 層 引 進 該 白 由 空 間 之 內 〇 必 然 地 不 再 能 夠 施 行 其 他 各 層 的 電 化 學 澱 積 作 業 〇 利 用 其 他 塗 覆 技 術 將 某 — 其 他 層 或 是 許 多 其 他 層 引 進 該 白 由 空 間 之 內 〇 該 某 — 其 他 層 或 是 各 其 他 層 可 能 是 導 電 性 非 導 電 性 或 半 導 電 性 的 0 於 塗 覆 該 某 一 其 他 層 或 是 和 其 他 層 期 間 ，將具有相同 1材料的各層形成於該 :自 [由 [空 ! m 1外側。 於去 除 程 序 中 將 這 類 層 去 除 掉 0 因 此 ， 將 要 製 造 元 件即 使 在 施 行 該 去 除 程 序 之 刖 已 出 現 在 該 白 由 空 間 內 〇 吾 人 不 再 需 要 如 同 習 知 塗 覆 法 經 常 需 要 的 一 般 施 行 用 於依 橫 向 方 式 爲 各 塗 覆 層 定 界 線 (d eii miting)的 各 措 施 0 這 類 措 施 會 在 各 側 邊 緣 上 導 致 材料的 混 合 作 用 〇 在不 利 的 情 況 下 适 種 材料 混 合作 用 會 導 致 該 非 導 電 層 因 導 電 材料而 受 到 橋 接 如 是 導 致 了 -- 種 短 路 電 路 〇 不 過 根 據 本 發 明 的 方 法 正 好 免 除 了 \-Ξτ λα 種 橋 接 效 m 〇 必 然 地 ， 能 夠 以 5- 極 尚 良 率 來 製 造 各 元 件 ο 508674 五、發明説明（ 4 ) 於 根 據 本 發 明 的 方 法 中 使 最 後 澱積的層 完全 或局 部 地 氧 化 以 便 在 較 佳 的 是 依 陽 極 電 鍍方式施 行的 氧化作 業 中 形成 — 非 導 電 層 α 施 行 這 種 措 施的結果 是能 夠由 導 電 層 中 製 造 出 該 非 導 電 層 0 於 氧 化 作業期間 ，該 非導 電 層 的 厚 度 只 會 出 現 程 度 不 顯 著 的 改 變且只依 均勻 方式 產 生 變 化 0 必 然 地 > 該 非 導 電 層 會 具 有均勻的 厚度 。可 替 代 地 例 如 藉 由 噴 濺 法 或 氣 相 澱 積 法將一非 導電 層塗 覆 到 該 最 後 澱 積 的 層 上 〇 依 适 種 替 代 方式，藉 由澱 積前 述 各 層 製 造 出 用 於所 塗 覆 非 導 電 層 的 均勻基礎 。這 也會 產 生 更 均 勻 的 非 導 電 層 〇 在 很 多 應 用 中，該非 導電 層指 的 是 對 製 造 而 言 具 有 關 鍵 性 的 層 例 如最薄的 ·./、 層。 使用 根 據 本 發 明 的 方 法 允許 吾 人 以 較 低 的 公差（tole ranees)塗 覆 該 非 導 電 層 0 追 也 會 於 各 積 體 電 路裝置的 製造 期間 增 加 其 良 率 〇 若 使 用 的 是 電 氣 澱 積 法 (亦即在來自陽極之外部電流） 時 則 形 成 了 該 導 電 接 觸 層 及 / 或 已澱積其 上的 各導 电 層 〇 當 使 用 某 些 用 於 該 導 電 接 觸 層 的材料時 ，例 如在 使 用 銅 或 筒 攙 雜 半 導 體 的 例 子 裡 ， 使 用的是吾 人所 熟知 的 擴 散 阻 擋 層 及 / 或 黏 合 層 (亦 :即 1以 稱爲內夾 :層） 。該內 夾 層 係 由 例 如 TaN(氮化鉬）構成的 。該內夾層也能夠J 1 來 當 作 用 於 電 氣 澱 積 法 的 陽 極 〇 若 該內夾層 延伸 到所 處 理 矽 晶 圓 的 邊 緣 區 域 那 麼 遠 則 吾 人能夠很 容易 地經 由 該 矽 晶 圓 的 邊 緣 而供 應 外 部 電 流 〇 直流電或 父流 電都 能 夠 用 在 電 氣 澱 積 法 上 〇 騰 6- 508674 五、發明説明（5 ) 於某一精煉（refinement)型式中，該遮罩層會與所有 側邊上的導電層重疊。於該精煉型式中，係接續澱積了 至少兩層具有不同材料的導電層。在所有側邊上的重疊 現象會確保只有第一材料會抵達該導電接觸層。然後澱 積具有均勻厚度的第一層。於第二層的澱積作業期間， 來自此層的材料不再抵達該導電接觸層。在先前所塗覆 的層之上澱積具有均勻厚度的第二導電層。各層的邊緣 區域也具有與該層之剩餘區域相同的厚度。不會因爲該 ‘層上的不同厚度而在各邊緣區內造成曲線。 如同以上所提及的，該遮罩層厚度的尺度訂定方式 是使另一層位於該自由空間的開口底下。於某一精煉型 式中，使用後續方法步驟中的去除方法以去除位於該自 由空間外側且已於塗覆該另一層期間形成的區域。必然 地，這類區域不再妨礙該積體電路裝置的其他製程。藉 由實例，使用化學機械硏磨法以便進行去除作業。同時 也能夠去除遮罩層的部分。該層之剩餘區域會保留在該 基板層上且會爲落在所有側邊上各自由空間之內的層膜 系統定出界線。 於另一精煉型式中，在施行硏磨處理之前先塗覆一 封裝層，以佔據該自由空間上尙未塡充的空間。於刨光 處理期間，去除該封裝層下達至該最後塗覆層的厚度。 該封裝作業的結果是於後續的方法步驟期間，沒有任何 材料會進入位於其他各層與該遮罩層之間的空間。這類 材料將會改變該層膜系統的電氣性質。 508674 五、發明説明（（ ) 於 替 代 的 m 煉 型 式中 > 係 藉 由 例 如 已知 的昇 空 處 理 (lift-off process )於 去除 處 理 期 間 將 該 遮罩 層完 全 去 除 掉 〇 結 果 也 能 夠 將 於塗 覆 該 另 一 層 期 間形成於 該 白 由 空 間 外 側 的 各 層 去 除 掉且 使 之 不 致 千 擾 其他各方 法 步 驟 0 於 替 代 型 式 的 某 一精 煉 型 式 中 j 該 遮罩 層係 由 —* 種 有 機 材料 構 成的 〇 該遮 罩 層 係在 適 當 溶劑 的輔 助 下 被 溶 解 下 來 〇 能 夠 用 在 半導 體 技 術 上 的 所有有 機材料 都 是 適. 用 於 該 遮 罩 層 的 材料。 其 趨 勢 是 朝 向 具有低介 電 常 數 的 有 機 材料 〇 ii. 種 型 式材料 的 實 例爲 聚 亞醯 胺樹 脂 ) 且 在 適 當 情 況 下 可 能 混 合有 氟 0 此外 吾 人也 能夠 使 用 旋 轉 塗 覆 玻 璃 材 料 亦 即 利用 旋 轉 方法 塗 覆 於該 基板 層 上 的 玻 璃 材料 〇 可 能 用 到 的其 他材料 有 烷 基 矽烷 、諸 如 鐵 弗 龍 之 類 具 有 超 低 k 値 的材料 、、 諸 如 氣 凝 膠之 類的 多 孔 性 介 電 質 \ 或 者 S: 〖LK亦即不含任何矽的碳氫化合物 〇 於 某 —. 結 構 中 係在 去 除 該 遮 罩 層 之後 塗覆 一 膠 grtdr 曩 封 裝 層 〇 較 佳 的 是 利用 化 學 機 械 硏磨法去 除該 膠 囊 封 裝 層 下 達 該 最 後 塗 覆 層的 厚 度 〇 使 用 該 膠囊 封裝 層 以 封 裝 該 層 膜 系 統 7 以 致 沒有任何 物 質 會 於 施行其他 方 法 步 驟 期 間 千 擾 該 層 膜 系 統。 於 另 *—· 精 煉 型 式 中， 例 如 藉 由 各 向 異性 (anisotropic) 蝕 刻 法 將 該 遮 罩 層 上的 各 部 分 去 除 掉 ，其 方式 較 佳 的 是 在所有 側 Μ 上 使 該 自由 空 間 會 朝 向 該 基板 層而 拓 寬 〇 所 形成 的 結 構 也 稱 爲 再進 入 結 構 (reentrant s t r u c t u r e) ° 該 白 由 空 間 上 各 壁 亦 即懸 垂 物 的 8- 傾 斜 度 是例 如比 相 對 於 該 508674 五、發明説明（ 7 ) 基 板 層 上 的 垂 線 多 了 百 分之 五 0 藉 由 貝 例 使 用 的 是 百 分 之 五 百分 之 十 或 百 分之 二 十的 傾 斜 度 0 該 傾 斜 度 造 成 該 遮 罩 層 於 塗 覆 其 他各 層 期 間 扮 演 著 吾 人 熟 知 之 陰 影 遮 罩 的 角 色 〇 當 施 行 其他各 層 之 噴 濺 作 業 時 ί 該 待 塗 覆 層 上 各 邊 緣 域 內 過 強的 平 坦 區 段 會 因 爲 該 陰 影 遮 罩 而 受 到 防 護 0 不 過 吾 人也 能 夠 在沒有各 傾 斜 側 壁 下 運 作 0 於再 —* 精 煉 型 式 中 該自 由 空 間 係 具 有 例 如 梯 形 的 ,截 面 〇 該 白 由 空 間 上 沿 著穿 透 該 遮 罩 層 之 截 面 的 各 側 壁 會 形 成 例 如 各 直 線 〇 這 使吾 人 能 夠 相 當 容 易 地 製 造 出 該 白 由 空 間 〇 不 過 J 同 時 會朝 向 該 基 板 層 而 拓 寬 的 各 白 由 空 間 ， 使 用 的 只 有 落 在其他各 層 內 且 其 直 徑 大 槪 呈 均 勻 的 區 域 〇 於 又 一 精 煉 型 式 中 ， 該遮 罩 層 係 具 有 — 平 表 面 且 係 包 含 多 數 其 內 配 置 有 類 型式 之 元 件 的 凹 陷 〇 該 複 數 個 元 件 的 各 接 觸 層 會 例如依成行 及 成 列 的 矩 陣 形 式 而 相 互 連 接 0 适 種 措 施 使 吾 人 能 夠很 容 易 地於 電 氣 澱 積 期 間 將 電 流 饋 :至互： 連 的 各 接觸層 上 〇 即 1使在： 元 件 數 目 非 常 大 例 如 在 積 體 電 路 裝置 上 具 有千 百 個 元 件 的 情 形下 > 這 也 會 有 利 於 該 電 氣 澱積 作 業 〇 許 多 積 體 電 路 裝 置 係 以 具 有 200 毫 米 、 3 0 0 : 毫米: 或: 更: 大1 的' 直、 徑; 製: 造: 於矽丨 晶1 圓 上 0 在 積 體 電 路 的 例 子 裡， 能 夠 使 用 m 化 學 澱 積 法 與 其 他 塗 覆 技 術 的 組 合 5 且 在很 多 槪 念 下 該 組 合 技 術 會 比 用 於 製 造 此 中 所 使 用 之 積 體電 路 9- 裝 置 的 方 法 更 優 良 〇 508674 五、發明説明（ 1 ) 於 某 —' Ψ主 m 煉 型 式 中 該 遮 罩 層 是 比 1 00奈米 更 薄 的 較 佳 的 是 比 5 0奈米更薄的< ，被引進空腔內的各層中 至 少 — 層 是 比 5 奈 米 更 薄 的 〇 特 別 是 在這種厚 度 位 準 下 ， 使 用 根 據 本 發 明 的 方 法或 是 其 4主 m 煉 型式能夠 製 造 出 的 各 層 明 顯 地 會 比使 用 其他 方 法所 製 造出者更 均 —. 或 更 均 勻 〇 該 層 膜 厚 度 例 如 對 製 造 通 道 接 觸元件亦即 用 來 開 發 電 子 穿 透 絕 緣 體 之 所 謂 通 道 效 應 的 接觸元件 而 言 是 必 要 的 〇 因 此 於 另 一 精 煉 型 式冲 係將 被 引 進該自由 空 間 內 的 至 少 一 層 非 導 電 層 的 厚 度 製 造 成 各 電子只能 利 用 通 道 效 應 穿 透 該 層 〇 於 某 —* 結 構 中 > 係 藉 由 電 化 學 澱 積 法將一導 電 層 引 進 該 白 由 空 間 內 〇 然 後 較 佳 的 是 藉 由 陽極氧化作用 使 這 種 層 氧 化 以 形 成 一 種 非 導 電 層 〇 吾 人 能夠使用 這 種 技 術 y 特別 是 使 各 通 道 元 件 於 製 造 期 間 達 成極高的 良 率 〇 追 是 因 爲 對 很 薄 層 膜 的 噴 濺 作 業 會 造 成 問題。較 之 其 他 氧 化 方 法 陽 極 氧 化作 用 具 有 氧 化 時 間 及氧化作 用 的 均 勻 度 上 的 優 點 〇 於 另 —. m 煉 型 式 中 使 用 的 是 下列 材料： — 用 於 該 遮 罩 層 及 / 或 該 封 裝 層 的 石英玻璃 或 有 機 的 非 導 電 性材料 t 一 用 於 例 如 該 最 後 澱 積 層 的 鋁 9 及 /或 — 用 來 澱 積 於 該 白 由 空 間 內 或 塗 覆 於該自由 空 間 內 之 其 他 各 層 的 硬 磁 性 材料 及 / 或 軟 磁 性材料。 -1 .0- 508674 五、發明説明（9 ) 使用硬磁性層及軟磁性層使吾人能夠製造出使用該 通道效應的磁性記憶體元件。這種型式的記憶體係稱爲 磁性隨機存取記憶體（MRAM)。所用到的硬磁性材料爲： 一諸如FeMn、NiMn、IrMn、及PtMn之類的鐵磁性 材料； 一諸如SrPdMn之類的假性旋轉閥（pseudo-spin valve); —諸如 Co/Cu/Co、Fe/Cr/Fe、及 CoFe/Ru/CoFe 之類 人造的抗鐵磁性材料。 這類材料的共同特性是需要例如大於1 00奧斯特 (Oersted)的磁場強度以改變在各材料內的磁化定向。 所用到的軟磁性材料爲例如一種由FeNi或CoPt構 成的層。同時吾人也能夠使用該硬磁性材料層及/或軟 磁性材料層的組合。 同時本發明係有關一種電路裝置，其中層膜系統中 的至少一層是藉由電化學澱積法而被製造出來。該遮罩 層是比藉由電化學澱積法製造出的層更老。因此該遮罩 層會具有雙重功能，而能夠用來當作該層膜系統之膠囊 封裝的保護層且能夠於施行電化學澱積法期間用來形成 一橫向邊界。必然地，吾人也能夠將上述技術性效應應 用到該電路裝置上。 此外，本發明係有關一種電路裝置，其中膠囊封裝 層會包圍包含有至少一層（其係藉由電化學澱積法而澱 積）之層膜系統。該膠囊封裝層是比所澱積的層更新。 -11- 508674 五、發明説明（1G ) 吾人也能夠將上述技術性效應特別是結合該遮罩層及其 去除作業加以說明的各效應應用到該電路裝置上。 除了由電化學澱積法澱積出的層之外或是除了由電 化學澱積法澱積出的各層之外，於具有該膠囊封裝層之 電路裝置的某一精煉型式中，該層膜系統係包含至少一 非導電層其上配置有其他各層。 此外於具有該膠囊封裝層之電路裝置的某一精煉型 式中，該層膜系統中至少某一層的基礎表面積會比落在 此層與該接觸層間之層的基礎表面積更大。該層表面積 會朝向該接觸層拓寬的作用係歸功於已將該遮罩層的傾 斜側壁去除掉的緣故。必然地，吾人也能夠將上述技術 性效應應用到該電路裝置上。 於該電路裝置的精煉型式中，該電路裝置具有的特 ί 性也能夠產生在已利用根據本發明的方法及其各精煉型 式製造出的各電路裝置上。例如，使用一種封裝層、該 遮罩層的各側壁都是傾斜的、使用列舉如上的材料、及 /或使用給定如上的層膜厚度。該技術性效應指的是以 上對應地滑向各精煉型式的效應。 此外，本發明係有關一種包含至少兩層導電接觸層 的通道接觸元件。位於各接觸層之間的是非導電性的阻 擋層，其厚度的設定方式是使各電子只能利用通道效應 穿透該層。該阻擋層及/或接觸層已藉由電化學澱積法 製造出。這種措施允許吾人能使用所質疑的層能在高度 準確度以及具有均勻厚度下製造出來。該通道元件製程 -12- 508674 五、發明説明（n ) 的良率是非常高的。 於另一精煉型式中，該阻擋層係藉由陽極氧化作用 而製造出的。此例中，係使用一種導電性接觸層當作用 於電化學澱積法的電極。 於某一精煉型式中，該通道接觸元件具有的特性也 能夠發生在已利用根據本發明的方法及其各精煉型式製 造出的各電路裝置上。因此吾人也能夠將上述各特性及 通道效應應用到該該通道接觸元件上。 圖式簡單說明 * 以下將參照各附圖說明本發明的各解釋用實施例。 第1圖顯示的是一種具有懸垂結構（再進入結構）亦即 具有朝向頂部而逐漸變細之截角結構之Si02結構的製 程； 第2圖顯示的是一種用於形成通道元件以及氧化層 (例如鋁層）之下邊金屬接點的澱積作業ί 第3圖顯示的是一種對鋁層施行陽極氧化作用以便 製造出通道阻擋層的方法： 第4圖顯示的是一種用於形成該通道元件之上邊金 屬接點的塗覆作業； 弟5圖顯不的是一種用於形成例如由S i 0 2構成之封 裝層的塗覆作業； 第6圖顯示的是一種在平坦處理之後施行的封裝位 準？ 第7圖顯示的是一種根據本發明之解釋實施例（其包 -13- 五、發明説明（12 ) 括有機材料）的結構； 胃8__示的是在將該遮罩層溶解掉之後，該結構 的情形； 第7 9 ®顯示的是一種用於膠囊封裝層的塗覆作業； 以及 胃10圖顯示的是一種具有已平坦化之膠囊封裝層的 結構。

Iffl it m 第1圖顯示的是一種在包括例如二氧化矽的基板層 12上製造出具有梯形截面之結構1 〇的方法。已在先前 的方法步驟中早已例如包括銅的導體軌跡接點 (conductor-tract c〇ntact)埋入該基板層12內。這種導 II軌跡係例如利用金屬鑲嵌技術而埋入的。在基板層 1 2與導體軌跡接點1 4之間存在有厚度大槪5奈米且例 如由氮化鉅構成的阻擋層。將例如由二氧化矽構成的遮 罩層1 6塗覆到該基板層1 2及該導體軌跡接點1 4上。 該遮罩層16的厚度D1係大於將要製造之通道接觸元 件的高度。 然後’該遮罩層1 6係在乾蝕刻處理例如反應離子蝕 刻處理下建造成以便例如製造出具有梯形截面的結構 1 〇。具有這種型式的結構也稱爲再進入結構。於餽刻處 理期間，形成自由空間1 8，其上各側邊20和22係例 如相對於該基板層1 2及/或該導體軌跡接點丨4之垂線 η傾斜了角度α>3°例如大槪1 5°。沿著如第1圖所示 -14- 五、發明説明（13) 的截面’該自由空間1 8之開口具有例如1 8〇奈米的寬 度B 1。該自由空間丨8會朝該導體軌跡接點1 4拓寬， 該導體軌跡接點1 4具有比該寬度B 1大的寬度B 2例如 200奈米。該遮罩層1 6會保留在該導體軌跡接點i 4之 邊緣區域內與該導體軌跡接點1 4重疊了例如2 〇奈米之 距離S的位置內。該蝕刻作業會在抵達該導體軌跡接 點1 4的表面時結束。該自由空間1 8及其基礎表面積的 開口是例如方形、矩形、或橢圓形。 第2圖顯示的是一種用於形成該通道元件之下邊接 觸堆疊50的澱積作業。該其澱積作業係藉由電氣澱積 法利用外部電流依電化學方式施行的。此例中，係將正 電位加到延伸到遠達該矽晶圓上座落有結構1 0之各邊 緣區域上的阻擋層24之上。該遮罩層1 6具有高阻抗， 且因此於澱積期間扮演著陽極的角色。首先，以均勻的 厚度將由銅構成的金屬層52澱積於導體軌跡接點14上。 然後於第二澱積處理中，藉由例如透磁鋼層54係電 氣殿積在該銅層5 2上。藉由實例於後續澱積處理中， 將鈷-鐵層56係電氣澱積在該透磁鋼層54上。該鈷-鐡 層56也具有均勻的厚度。該銅層52、該透磁鋼層54、 及該鈷-鐵層56的厚度依序爲例如3奈米、4奈米、及 1奈米。 於後續方法步驟中，將具有例如1 ·5奈米之均勻厚度 的鋁層5 8電氣澱積在該鈷-鐵層5 6上。 第3圖顯示的是一種對鋁層施行陽極氧化作用以形 -15- 五、發明説明（ί4 ) 成氧化鋁層60的方法。抵達該陽極的氧氣會均勻地氧 化該鋁層5 8以製造出該氧化鋁層60。在該氧化作用結 束時，該氧化鋁層60的厚度爲例如2奈米。該氧化鋁 層6 0會形成將要製造之通道接觸元件的通道阻擋層。 於另一解釋用實施例中，該鋁層5 8並未完全被氧化 ，而是只受到局部氧化。藉由實例，將該鋁層5 8上一 到三個原子層保留在該氧化鋁層60底下。 第4圖顯示的是一種用於形成將要製造之通道元件 之上邊金屬堆疊70的塗覆作業。於第一處理例如噴濺 處理步驟中，將其厚度例如大約2奈米的鈷-鐵層72塗 覆於該氧化鋁層60上。此外，將空間層Z 1形成於該 鈷-鐵層72的邊緣上，使之位於此層與該遮罩層1 6之 間。此外，將鈷-鐵層74塗覆於該遮罩層1 6上。 於後續處理步驟中，藉由實例將鐡-錳層76塗覆於該 鈷-鐡層72上。此外，由該鐡-蟲層76所佔據的面積會 小於由該鈷-鐡層72所佔據的面積。將空間層Z2 1形成 於該鐵-錳層7 6與該遮罩層1 6之間。此外，於塗覆期 間將鐵-錳層78澱積於該鈷-鐡層74上。 然後於解釋實施例中，同時塗覆由氮化鉅構成的擴 散阻擋層，例如以防止隨後將要塗覆之銅產生擴散作用 。這種阻擋層並未顯示於第4圖中。 第5圖顯示的是一種用於將例如由Si02構成之封裝 層9 0形成於該結構1 〇上的塗覆作業。選擇該封裝層 90的厚度，其方式是在後續硏磨作業中能夠在該鐵-錳 -16- 508674 五、發明説明（15 ) 層76或將要塗覆其上之阻擋層上停止該刨光作業。空 腔92係位於該硏磨作業停駐位準上方，因此不會造成 任何其他干擾。該封裝層90會穿透到剩餘的自由空間 之內而一路到達該氧化鋁層60，並以二氧化矽塡充各 剩餘的自由空間以及各中間空間。結果，使該鈷-鐵層 72及鐵-錳層76完全受到膠囊封裝。此外，該封裝層 會累積在該鐵-錳層78之上。 第6圖顯示的是平坦的封裝層90。平坦作用係在化 學機械硏磨法的輔助下施行的。該刨光處理是結束於該 鐵-錳層76的表面上或是結束於已塗覆其上之該阻擋層 的表面上。於施行該刨光作業期間，將已塗覆於該遮罩 層16上的鈷-鐵層74以及塗覆於該鈷-鐵層74上的鐵-錳層78去除掉。在施行該硏磨作業之後·，於是該結構 1〇只包含該封裝層90上落在該鈷-鐵層72及該鐵-錳 層76各側邊上的部分。在施行該硏磨作業之後，能夠 開始製造上邊導體軌跡接點。已參照第1到6圖加以解 釋的製程會產生通道接觸元件100的形成，其中各層都 具有均勻的厚度。特別是，該氧化鋁層60不致因爲該 鈷-鐵層72或其上方之鐵-錳層76的材料而產生電氣短 路。 於另一方法步驟中，能夠再次使該阻擋層24與該結 構1 0間隔開。於該程序中，由該遮罩層1 6之材料製成 的各側壁會保持在圍繞該通道接觸元件1 00處。 於另一解釋用實施例中，由例如有機而非導電性材 料製成的基板層1 2。此例中，該有機基板層會因爲由 -17- 508674 五、發明説明（16 ) 例如SiON、Si02、或Si3N4所組成的額外硬式遮罩層 1 1 〇而封閉。該硬式遮罩層1 1 0與該有機基板層之間的 邊界係由第1到6圖中的虛線Π 2標示出。除此之外， 參照第1到6圖加以解釋的方法步驟及材料會保持完全 相同。 第7圖顯示的是一種根據本發明解釋用實施例的結 構1 〇，使用的是包括例如有機材料的基板層1 20以取 代基板層1 2。該基板層1 20上方存在有例如硬式遮罩 層1 1 0 b。於如第7圖所示的解釋用實施例中，使用位 在該基板層1 2 0與該導體軌跡接點1 4 b之間的阻擋層 24b以避免該導體軌跡接點1 4b的銅擴散到該基板層 1 2 0之內。已將包括有機材料的遮罩層1 2 2塗覆於該阻 擋層24b以及該導體軌跡接點1 4b上。除此之外，施行 與參照第1到6圖解釋如上用於製造結構1 〇相同的方 法步驟以便製造出結構1 0 b。因此，第7圖中具有相同 材料、相同尺度、以及相同功能的各層係標示以相同的 符號，但是加了小寫b的足碼。這會適用於下列各層： —銅層5 2 b ; ——透磁鋼層5 4 b ; —銘-鐵層5 6 b ; 一接觸堆疊50b，係包含層52b、54b、及56b; 一氧化鋁層60b ; 一銘-鐵層7 2 b，係塗覆於該氧化鋁層上； —鐡-錳層76b ; -18- 现674 五 發明説明（17 ) 〜'金屬堆疊70b，係包含層72b及76b; 〜鈷-鐵層74b，係塗覆於該遮罩層122上；以及 〜鐵_錳層7 8b，係位於該鈷-鐵層74b上方。 對應於各側壁20和22的各側壁20b和22b，亦即各 側壁20b和22b係配置在該結構1 〇b內相對於該導體軌 跡接點1 4 b具有相同傾斜度的相同位置上，如同各側壁 2〇和22在該結構1 〇b內相對於該導體軌跡接點1 4的 位置。自由空間1 8b則對應到該自由空間1 8上。 在施行涉及製造如第7圖所示之結構1 Ob的方法步 驟之後，於接下來的步驟中將該遮罩層1 22溶解掉。位 於該鈷-鐵層72b與該遮罩層122之間以及該鐵-錳層 7 6b與該遮罩層122之間的空間層124及126使溶劑更 容易穿透且因此將該遮罩層122溶解掉。落在該遮罩層 122上的各層74b和78b也會連同該遮罩層122被溶解 掉。 第8圖顯示的是該結構1 Ob在施行該溶解處理之後 的狀態。這種處理也稱爲昇空處理。兩種塗覆方法亦即 電化學澱積法及噴濺法的組合，係使用陽極氧化作用以 便製造出該通道阻擋層，並使用昇空處理以防止跨越該 氧化鋁層60b的短路現象。在已將該遮罩層122溶解掉 之後，再次露出該硬式遮罩層110b上方的阻擋層24b 。該通道接觸元件1 1 〇b的各側面也會於施行該溶解作 業期間曝露出來。 第9圖顯示的是一種由例如已塗覆於該結構10b上 -19- 508674 五、發明説明（I8 ) 之有機材料構成的膠囊封裝層1 5 0。該膠囊封裝層1 5 0 的塗覆厚度是大於該通道接觸元件1 1 Ob的高度。突起 1 52係形成於該通道接觸元件1丨〇b上方。例如藉由電 化學機械硏磨法依下列處理步驟使該膠囊封裝層1 50平 坦化。 第1 〇圖顯示的是該結構1 0 b在該硏磨處理結束時的 狀態。該硏磨處理係結束於該鐵-錳層76b的上面。實 質上其結論爲製造出該通道接觸元件1 〇〇b。藉由實例 於其他方法步驟中，塗覆有上邊導體軌跡接點以及其他 元件（未標示）。 吾人也能夠使用在藉由溶解作業將該遮罩層1 22去 除掉之前所噴濺的擴散式阻擋層當作用於該刨光處理的 停駐層以便使該膠囊封裝層1 50平坦化。 於另一解釋實施例中，使用一種無機材料例如二氧 化砍當作該基板層1 2 0。此例中，不需要用到該硬式遮 罩層110b。於這種解釋用實施例中，該遮罩層122係 由有機材料構成的。該膠囊封裝層1 5〇係包括有機材料。 於又一解釋用實施例中，該膠囊封裝層1 5 0係由諸 如二氧化矽之類有機材料構成的。再次使用有機材料當 作該遮罩層122。該膠囊封裝層150係包括無機材料。 參考符號說明 10?10b.....結構 12 · · · · ·基板層 14,14b.....導體軌跡接點 508674 五、發明説明（19) 16 · · · · · 遮罩層 18,18b · · · ••自由空間 20,20b,22,22b .....側壁 24,24b · · · • •阻擋層 50,5 0b · · · • •下邊接觸堆疊 52,52b · · · • •銅層 54,54b · · · • •透磁鋼層 56,5 6b · · · • •鈷-鐵層 58..... 鋁層 ， 6 0,60b · · · • •氧化鋁層 70,70b · · · • •金屬堆疊 72,72b，74,74b .....銘-鐵層 76,76b，78,7 8b • · · · •鐵-鑑層 90..... 封裝層 92..... 空腔 100,100b · · •·•通道接觸元件 110,110b * · • · •遮罩層 112,112b · · • · •邊界 120 · · · · · 有機基板層 122..... 有機遮罩層 124,126 · · · ••空間層 150..... 膠囊封裝層 152 · · · · · 突起 B1，B2 · · ·. • ·寬度 -21- 508674 五、發明説明（2()) D1，D2.....厚度 η····•垂線 S · · · . •重疊距離 Ζ1,Ζ2.....空間層 α.....角度 -22-

Claims (1)

1. 508674 六、申請專利範圍 第90123721號「用於製造積體電路裝置和相關的電路裝置， 特別是通道接觸元件之方法」專利案 （91年8月修正） 六申請專利範圍 1. 一種用於製造積體電路裝置之方法， 其中係將非導電性遮罩層（16; 122)塗覆於受到基板層 (12; 120)所支持之導電接觸層（14; 14b)上， 從該導電接觸層（14; 14b)的部分區域上將該遮罩層 (16 ; 122)去除掉， 且其中係藉由電化學澱積法於所形成的自由空間（18; 18b)內澱積至少一層導電層（52到56 ; 52b到5 6b)， 於氧化作業中將該最後澱積層完全或局部地轉化成非 導電層（60 ; 60b)， 或是將非導電層塗覆於該最後澱積層上， 將至少一其他層（72, 76; 72b，76b)塗覆於該非導電層 (60 ; 60b)上， 使該其他層（72, 76; 72b，76b)落在該自由空間（ί8; 18b) 內， 且係在去除處理中於塗覆該其他層（72，76; 72b，76b) 期間將形成於該自由空間（18 ; 18b)外側的至少一層（7 4， 78 ; 74b，78b)去除掉。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該遮罩層（16)會在所 有側邊上與該導電接觸層（14; 14b)重疊， 且其中連續澱積了具有不同材料的導電層（52到56)。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中係於施行該去除處 508674 六、申請專利範圍 理期間該遮罩層會保持在所澱積及所塗覆各層的高度 上。 4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中係在施行該去除處 理之前，塗覆一封裝層（90)以佔據該自由空間（18)內尙未 塡充的空間， 且其中係於施行該去除處理期間去除該封裝層（90)下 達至該頂部塗覆層的高度。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中也於施行該去除處 理期間將該遮罩層（122)去除掉。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該遮罩層（122)係由 有機材料構成的， 且其中較佳的是在選擇地有機溶劑的輔助下將該遮罩 層（122)去除掉。 7. 如申請專利範圍第5項之方法，其中係在去除該遮罩層 (122)之後塗覆一膠囊封裝層（150)， 且其中較佳的是利用化學機械硏磨法去除該膠囊封裝 層（150)下達至該最後澱積層（76b)的高度。 8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中係在去除該遮罩層 (122)之後塗覆一膠囊封裝層（150)， 且其中較佳的是利用化學機械硏磨法去除該膠囊封裝 層（150)下達至該最後澱積層（76b)的高度。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中較佳 的是藉由各向異性鈾刻法去除某一部分的該遮罩層（16)， 其方式較佳的是使該自由空間（18)在所有側邊上朝 508674 、申請專利範圍 該基板層（12)拓寬。 10.如申請專利範圍第9項之方法，其中該自由空間（18)係具 有梯形的截面。 11·如申請專利範圍前第1至8項中任一項之方法，其中係 將許多具有相同型式之元件（1〇〇)的多數自由空間（18)配 置於該遮罩層（16)內， 且其中具有許多元件（1〇〇)的各接觸層（14)係相互連接 的。 12·如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中該遮 罩層（16)是比100奈米更薄的，較佳的是比50奈米更薄 的， 及/或其中已引進該自由空間（18)之內的各層（60)中至 少有一層是比5奈米更薄的。 13·如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中該已 引進該自由空間（18)之內的各層（60)中至少有一層係由非 導電材料構成的， 且其中此層係具有均勻的厚度，較佳的是使電子只能 利用通道效應穿透該層。 14如申請專利範圍第13項之方法，其中該由導電材料構成 的層（60)係藉由電化學澱積法而引進的， 其中較佳的是藉由陽極氧化作用使該層氧化以形成該 導電層（60)， 及/或其中較佳的是使該層局部或完全氧化。 15·如申請專利範圍第1至8項中任一項之方法，其中該基 六、申請專利範圍 板層（12)係含有石英玻璃或無機非導電性材料， 及/或其中該遮罩層（16)及/或該封裝層（90)係含有石 英玻璃或無機非導電性材料， 及/或其中該最後澱積層（60)係含有會形成穩定氧化 物的金屬，較佳地例如鋁， 及/或其中係將由硬磁性材料構成的至少一層（54, 56) 及/或由軟磁性材料構成的至少一層（72，76)配置於該自 由空間（18)內。 16·—種電路裝置（1〇)， 具有基板層（12)，其上承載有該導電接觸層（14); 具有非導電性遮罩層（16)，係在所有側邊上與該接觸 層（14)重疊且會包圍其中包含至少一層電化學澱積層（52 到56，60)之層膜系統（50，60，70); 該遮罩層（16)是比藉由電化學澱積法製造出的層（52， 54，60)更老； 其中該遮罩層（16)的厚度（D1)至少會對應到該層膜系統 (50，60，70)的高度； 其中該層膜系統（50, 60, 70)內包含有位於該層膜系統 (50，60，70)之各單獨層（56，72)間的至少一層非導電層 (60) 〇 17. —種電路裝置（10b)， 具有基板層（120)，其上承載有該導電接觸層（14b); 具有膠囊封裝層（150)，係用來封裝包括許多層的層膜 系統（50b，60b，70b)，已藉由電化學澱積了其中至少一 -4- 508674 六、申請專利範圍 層（52b 到 56b，60b); 該膠囊封裝層（150)是新於該澱積層（52b到56b，60b)， 且各層的側面邊緣上沒有來自該層膜系統上其他各層 的材料。 18. 如申請專利範圍第17項之電路裝置（l〇b)，其中該層膜系 統上至少有一層的基礎表面積會比落在此層與該接觸層 (14b)間之層的基礎表面積更大。 19. 如申請專利範圍第16到18項中任一項之電路裝置（10)， 其中該裝置具有的特性也能夠產生在已利用如申請專利 範圍第1到15項中任意一項之方法製造出的各種電路裝 置上。 20. —種通道接觸元件（1〇〇，l〇〇b)， 具有至少兩層導電接觸層（14); 且具有非導電性阻擋層（60)，係位於各接觸層之間， 且其厚度（D2)會使電子只能利用通道效應穿透該層’其 中已藉由電化學澱積法澱積了接觸層（14)及/或該阻擋層 (60) 0 21. —種通道接觸元件（100, 100b)， 具有至少兩層導電接觸層（14); 且具有非導電性阻擋層（60)，係位於各接觸層之間， 且其厚度（D2)會使電子只能利用通道效應穿透該層’其 中已藉由陽極氧化作用製造了該阻擋層（60)。 22. 如申請專利範圍第20或21項之通道接觸元件’其中該 裝置具有的特性也能夠產生在已利用如申請專利範圍第1 到15項中任一項之方法製造出的各電路裝置上。 -5-