TW519723B - Method for forming multi-level metal interconnection - Google Patents
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Description
519723
<务明之領域> 更特別的 是半3:是關於一種製造半導體裝置的方法 置之多層金屬配線形成方法。 〈舍明之背景〉 此需體裝置集積度的增加,、線寬也跟著變細,因 線r方法的截面圖。參考第“= 下;11上ίΐ ΐϊ或絕緣層的具有第-金屬配線12的 飯刻絕緣層13形成接觸栓的接觸孔U,,以露 膜埴滿接。麥考第1β圖’沈積金屬栓14的金屬薄 第1(:圖。 乂化子機械研磨(CMP)形成金屬栓14,如 如第1 D圖 薄膜於下層11 線15的金屬薄 膜1 6作為保護 然而,使 刻第二金屬配 屬毛邊的尖端 形尺寸越來越 下的第一金屬 和特性會因為 第2A到2D 金屬配線2 2形 ,/九積乐 上如第1 E 膜然後圖 層,钱刻 用金屬栓 線1 5的金 ,而降低 小時,在 配線間的 製程範圍 圖是多層 成在作為 主獨®己綠1 5高 圖,塗 形。如 金屬薄 的習知 屬薄膜 元件特 絕緣層 圖形的 的降低 金屬配 基板或 佈感光薄 第1F圖, 膜1 5形成 技術具有 之後,在 性和降低 上的第二 重疊範圍 而降低。 線形成方 絕緣層的 導電率 膜16於 使用圖 第二金 如下的 接觸孔 良率。 金屬配 會降低 法的截 下層21 如A 1的金屬 第二金屬配 形的感光薄 屬配線1 7。 缺點。在蝕 中會形成金 而且,當圖 線和絕緣層 而製造良率 面圖。第一 上如第2A圖
519723 五、發明說明(2) 2屬配線的絕緣製程如第則。也就是,具有良好階梯 復盍性和絕緣特性的第一絕緣層23形 線22的下層21上。平坦化的第二絕緣層24形:: 層23上最後形成第三絕緣層25在第二絕緣層“上…、、象 如第2C圖,感光薄膜26形成在第三絕緣層? # 2D圖’使用感光薄膜26作為保護層來蝕;: 層23-25形成接觸孔,以露出第—金屬配㈣。]Υ—.、巴第緣 二金屬配線27在第三絕緣層25上經由接 弟 線2 2接觸。 乐金屬配 ,習知方法的缺點如下:隨著半導體記憶 增加’金屬配線的線寬線距變得更小如= 絕緣層時會產生孔洞。孔洞在後續=二 中會造成絕緣層剝離的問題而造成元件損壞。 衣耘 此外,在形成接觸孔的光蝕刻製程中二 使用感光薄膜1 6形成接觸孔製程之後, -丁彳不準, 1 5的步驟,重疊範圍會變得更小如第3B圖。:此、屬配線 電性會降低而缺少絲刻製程範圍會㈣量產變得=的 <發明之總論> 口難。 綜合上述,本發明的目的是提供—呈 體裝置之多層金屬配線形成方法,萨由 ^的半導 和金屬配線特性間的重疊範圍。 θ ” S ^改善圖形 本發明的另一目的是提供半導體裝置之多層 形成方法,可以改善金屬層間絕緣層的平坦度,避^ 泉 孔洞並使用金屬間隔確保足夠的製程範圍。又 先產生
—-— 五、發明說明(3) 根據本發明的一實施樣 金屬配線形成方法,具有+ _ ·豆t置之多層 層上;形成絕緣層在具有二二么^成一弟一金屬配線在下 緣層形成接觸孔,以霖出第全:配線的下層1;蝕刻絕 接觸孔中;钱刻絕緣層金”線‘形成-金屬栓在 的金屬栓邊壁;和形成=今:成金屬間隔在絕緣層上 屬間隔與第—金屬配線接觸屬配線在絕緣層上經由金 在金屬栓的形成步驟由 緣層上然後以CMP,飩’、>b積鎢栓在具有接觸孔的絕 步驟中,使用氧t il /形成金屬栓。在絕緣層的蝕刻 二金屬配成高度低於金屬h 有與金屬栓接觸的金屬間隔的步驟。 -有去除叹 法,t ^ : : $供-種半導體裝置之多層金屬配線形成方 二ίΠ步驟:形成-第-金屬配線在下層上; 緣層於二m第:金屬配線的下層1;形成第-絕 度低於第-金屬配::的下層;㈣第一絕緣層使其高 一絕缘声上的笛入s形成向度,最;形成金屬間隔在第 有金屬r:隔!屬配線的邊壁;形成-平坦薄膜在具 孔,以露:第一::整個表面;蝕刻平坦薄膜形成接觸 膜上婉^接觸?丨盥f配線;和形成第二金屬配線在平坦薄 胺上==接觸孔與第一金屬配線接觸。 層時弟使:ί::二濕或乾蝕刻來蝕刻。在蝕刻第-絕緣 十, 鼠物氣體或是以CO、02、Ar和He稀釋的氧俨 來增加對第-金屬配線的_選擇;。㈣的孔肢
# 6頁 五、發明說明(4) =薄膜形成步驟具有形成良好平坦特性的第二絕緣 下層上的步‘驟和形成第三、絕緣層在第:'絕緣層上的步ς 清楚;;明的目的、優點和特徵藉由附圖和下列敛述將更 〈較佳具體實施例之詳細描述> 第4Α到4Η圖是根據本發明—種實施例之半導體裳置之 =:=屬配線形成方法的截面圖'。參考第4Α圖,絕緣層Μ 配ίί作為基板或絕緣層的的下層31上其上形成第-:屬 ,。姓刻絕緣層33形成金屬栓的接觸孔33 金屬 弟一金屬配線32。 路出 才π Γ Ϊ祕圖’沈積具有良好的階梯覆蓋性的鎢薄膜34 =:33上以填滿接觸孔33,。參考第_ ρ 屬程㈣,也就是整體“;1::: S此二疋Ϊ度使絕緣層33的高度低於金屬栓34’的高曰 間的接觸表面是由絕緣層33丄二線 層33的蝕刻厚度。 J里所决疋,也就是絕緣 34,上金屬薄膜35在絕緣層33和金屬拴 的邊壁如第㈣Λ0士間隔36在絕緣層33上金屬栓 屬薄膜35的厚度。^ ’金屬間隔36的尺寸調整成沈積金 在呈具有良好導電率如A1的金屬薄膜37 屬間_和金屬栓34’的絕緣層33上。參考⑽ 519723 五、發明說明(5) =感光薄臈38在金屬薄膜37然後圖形並 =編8作為保護層來银刻金屬薄膜打形成第二:: 、.泉39。这吟,沒被第二金屬配線39覆蓋金屬 藉由控制在金屬栓34,和第二全屬配 出故土可以 來蝕刻。 彳弟ι屬配線37間的钱亥I!選擇性 根據上述本發明實施例,金屬栓34 會降=屬检和第二金屬配線間的重疊|;力圍可;^且 .屬配Γ开Γ 是本發明另一實施例半導體裝置之多。 f配、、泉形成方法的截面圖;參考第 1 列护成第ίί 板或絕緣層的的下層41然後蝕
:金:配線42。參考第_,形成一第一絕緣J 中第!:: 配線42的下層41上。在本發明實施例 富含石夕氧:物f巧’疋具有良好階梯覆蓋性和絕緣特性的 3 0 0 500。厂2溥胺利用電漿增強化學氣相沈積(PECVD)在 0 0 5 0 0 C的低溫中所形成的氧化物薄膜。也 順D所形成的氧化物薄膜作為第_絕緣層43。 得第二ί;5上圖3的或Y ^ :;;τ:使用感光薄膜來進行乾-刻。為;改= 物4 ^ θ緣層43乾餘刻的姓刻選擇性,可以使用氣化 *月且^疋以CO、〇2、Ar和He稀釋的氣體。 策H ^隔的金屬f膜44於基板上如第5D圖而金屬 核44利用金屬薄膜44和第一絕緣㈣間的钱刻選擇性來 第8頁 _1; 519723 五、發明說明(6) 緣層43上的第一金屬配 乾#刻形成金屬間隔44a在第一絕 線的邊壁上如第5E圖。 ^ ΐ 5F圖,具有良好平坦特性的平坦化第二絕緣層45 板上和第三絕緣層46形成在第二絕緣層上,以平 第5G圖,感光薄膜47形成在第三絕緣層 屬配線48穿過和46形成-接觸孔而第二金 才幻得觸孔形成在第三絕緣層上。 -金:實施,姓刻第-絕緣層使其與第 進行並避免孔洞的產生。此外::: = ; =輕易地 配線的邊壁所以第一和第二金屬= = : = -金屬 互f觸,即使第-和第二金屬配線間在形:接觸f,隔相 不準…,在形成接觸孔的感光薄=接觸孔時對位 夠的製程範圍。 " 、、¥可以確保具有足 間隔3述形之:層金屬配線形成方法在金屬 配線間有足夠的重疊範圍配和第二金屬 ; = 料,在形成金屬間隔之i i::f集積度 對洞並改善良率易地進 的人可以輕易地在^^彳土貫施例來描述,對於熟於此## 更,因此,本發明的範圍如後述專利;二圍:改變和變 」τ 5月靶圍所定義。 第9頁 519723 圖式簡單說明 第1 A到1 F圖是習知技術半導體裝置之多層金屬配線形 成方法的截面圖; 第2 A到2 D圖是另一習知技術半導體裝置之多層金屬配 線形成方法的截面圖, 第3A和3B圖是習知半導體裝置之多層金屬配線形成方 法對位不準和產生孔洞的截面圖; 第4A到4H圖是本發明實施例、半導體裝置之多層金屬配 線形成方法的截面圖; 第5A到5G圖是本發明另一實施例半導體裝置之多層金 屬配線形成方法的截面圖0 圖式中元件名稱與符號
11 下 層 12 第 一 金 屬 配 線 13 刻 絕 緣 層 13, :接觸孔 14 : :沈 積 金 屬 栓 14, :金屬栓 15 第 二 金 屬 配 線 16 感 光 薄 膜 17 第 — 金 屬 配 線 21 下 層 22 第 -- 金 屬 配 線 23-25 : :第- -到第i 26 : :感 光 薄 膜 第10頁 519723 圖式簡單說明 27 第二金屬配線 31 下層 32 第一金屬配線 33 钱刻絕緣層 3 3 ’ :接觸孔 34 :鎢薄膜 3 4 ’ :金屬栓 、 3 5 :沈積金屬薄膜 3 6 :金屬間隔 3 7 :金屬薄膜 38 :感光薄膜 3 9 :第二金屬配線 41 :下層 4 2 :第一金屬線 4 3 :第一絕緣層 4 4 :金屬薄膜 44a :金屬間隔 4 5、4 6 :第二和第三絕緣層 4 7 :感光薄膜 4 8 :第二金屬配線
Claims (1)
- 519723 々、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置之多層金屬配線形成方法,具有下 列步驟: 形成一第一金屬配線在下層上; 形成一絕緣層具有選定厚度在具有第一金屬配線的下 層上; 蝕刻絕緣層形成一接觸孔,以露出第一金屬配線; . 形成一金屬栓在接觸孔中與第一金屬配線接觸; 蝕刻選定厚度部份的絕緣層; 形成一對金屬間隔在絕緣層上的金屬栓邊壁;和 形成一第二金屬配線在絕緣層上經由金屬間隔與第一 金屬配線接觸。 2. 如申請專利範圍第1項之方法,其中金屬栓是由鎢 所構成。 3. 如申請專利範圍第2項之方法,其中金屬栓的形成 步驟具有形成鶴薄膜在具有接觸孔的絕緣層上的步驟和 ’ CMP製程形成金屬栓的步驟。 4. 如申請專利範圍第1項之方法,其中絕緣層使用氧 化物靶來蝕刻,使絕緣層的高度低於金屬栓。 5. 如申請專利範圍第1項之方法,其中更具有在第二 金屬配線的形成步驟之後,去除沒有與金屬栓接觸的金屬 間隔的步驟。 6. —種半導體裝置之多層金屬配線形成方法,具有下 列步驟: 形成一第一金屬配線在下層上;第12頁 519723 六、申請專利範圍 形成一選定厚度的第一絕緣層在具有第一金屬配線的 下層上; 蝕刻選定厚度部份的絕緣層使第一絕緣層的高度低於 第一金屬配線; 形成金屬間隔在第一絕緣層上的第一金屬配線的邊 壁; 、 形成一平坦薄膜在具有金屬、間隔和第一金屬配線的第 一絕緣層上; I虫刻第一絕緣層和平坦薄膜形成一接觸孔,以露出第 一金屬配線;和 形成第二金屬配線經由接觸孔與第一金屬配線接觸。 7. 如申請專利範圍第6項之方法,其中第一絕緣層使 用濕蝕刻製程蝕刻。 8. 如申請專利範圍第6項之方法,其中第一絕緣層使 用乾钱刻製程I虫刻。 9. 如申請專利範圍第8項之方法,其中蝕刻第一絕緣 層時,可以只使用氟化物氣體或是以CO、02、Ar和He稀釋 的氣體來增加第一絕緣層和第一金屬配線間的蝕刻選擇 性。 1 0.如申請專利範圍第6項之方法,其中第一絕緣層是 富含矽的低溫PECVD氧化物薄膜。 1 1.如申請專利範圍第1 0項之方法,其中第一絕緣層' 是富含矽氧化物薄膜。 1 2.如申請專利範圍第6項之方法,其中第一絕緣層是第13頁 519723 六、申請專利範圍 MOCVD H 薄 g 〇 1 3.如申請專利範圍第6項之方法,其中平坦薄膜形成 步驟具有形成良好平坦特性的第二絕緣層在下層上的步驟 和;形成第三絕緣層在第二絕緣層上的步驟。
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