專利名稱：防止金屬導(dǎo)線間短路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路(integrated circuits；Ics)制造技術(shù)，特別是關(guān)于一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體(dynamic random access memory；DRAM)制造過程中防止金屬導(dǎo)體發(fā)生不當(dāng)短路(undesirable short)的方法。
背景技術(shù)：
描述集成電路例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體制造過程中，經(jīng)常使用化學(xué)機(jī)械研磨法(chemical mechanical polishing；CMP)，以達(dá)到晶圓表面平坦化的目的。在CMP制造過程中，操作者需要加入化學(xué)助劑(reagent)，又稱為研漿(slurry)，此研漿之中含有硬度極高的研磨顆粒，在研磨去除不平坦的絕緣層(例如硼磷矽玻璃的)表面時(shí)，容易產(chǎn)生刮痕(scratch)。此刮痕容易使得后續(xù)順勢(shì)沉積的二氧化矽層表面形成凹痕(dent)或凹陷(access)，而容易產(chǎn)生元件上制造的問題，例如凹痕之中會(huì)留滯許多導(dǎo)電物質(zhì)，若無法及時(shí)地去除則容易造成金屬導(dǎo)線之間不當(dāng)?shù)亩搪贰?br> 發(fā)明目的有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，能夠在不影響金屬的接觸阻值(contact resistance)情況下，解決金屬導(dǎo)線間不當(dāng)短路的問題。
技術(shù)方案根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，包括下列步驟(A)提供一表面形成有絕緣層的半導(dǎo)體基底，該絕緣層表面具有一凹痕，并且凹痕的兩側(cè)之絕緣層內(nèi)具有導(dǎo)通該半導(dǎo)體基底的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(B)在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)表面形成一擴(kuò)散阻障層，該擴(kuò)散阻障層亦形成于該凹痕表面；(C)全面性形成一金屬層，以填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；(D)化學(xué)機(jī)械研磨上述金屬層，以形成一金屬導(dǎo)線；(E)利用蝕刻方式去除凹痕表面的擴(kuò)散阻障層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，絕緣層是以四乙基矽酸鹽為反應(yīng)氣體所形成的二氧化矽層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，擴(kuò)散阻障層是氮化鈦層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，擴(kuò)散阻障層是氮化鉭層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，金屬層是鎢金屬層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，步驟(E)之蝕刻方式是反應(yīng)性離子蝕刻法。
并且，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法之中，擴(kuò)散阻障層與上述金屬層的蝕刻選擇比大約介于6～7之間，以避免去除擴(kuò)散阻障層的同時(shí)，蝕刻掉金屬層。
并且，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其中上述擴(kuò)散阻障層是氮化鈦層或是氮化鈦/鈦層。
再者，上述防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其中上述蝕刻氣體含有氯氣的反應(yīng)氣體，以去除氮化鈦類的擴(kuò)散阻障層。


第1圖～第7、9圖是根據(jù)公知技術(shù)，在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體制造過程中防止金屬導(dǎo)線短路的制造過程剖面示意圖。
第1圖～第8圖是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體制造過程中，防止金屬導(dǎo)線短路的制造過程剖面示意圖。
符號(hào)之說明
10～半導(dǎo)體基底 12～閘極氧化層14～閘極電極 16～蝕刻停止層18～間隙壁 20～第1絕緣層(硼磷矽玻璃)22～刮痕 24～第2絕緣層(二氧化矽)26～凹痕 27～導(dǎo)電插塞28～接觸孔 30～溝槽32～鑲嵌結(jié)構(gòu) 34～擴(kuò)散阻障層34a～停留在凹痕之中的擴(kuò)散阻障層36、36a、36b～鎢金屬層36c～停留在凹痕之中的鎢金屬實(shí)施例以下利用第1圖～第8圖以說明本發(fā)明實(shí)施例，這些圖顯示本發(fā)明實(shí)施例在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體制造過程中，防止金屬導(dǎo)線短路的制造過程剖面示意圖。
首先，請(qǐng)參照第1圖，此圖顯示形成有閘極氧化層12、閘極電極14、例如由氮化矽蝕刻停止層16、氮化矽間隙壁18的半導(dǎo)體基底10，而符號(hào)20是由例如由常溫化學(xué)氣相沉積法沉積而成的硼磷矽玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)，用來當(dāng)作第1絕緣層。
接著，請(qǐng)參照第2圖，利用化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)，并且配合適當(dāng)?shù)难心l件(polishing condition)以及研磨液(slurry)以去除蝕刻停止層(etching stop layer)16上方的硼磷矽玻璃20。由于研磨過程中的研磨液或是鉆石修整(dresser)的作用，以致于容易在硼磷矽玻璃20a的表面產(chǎn)生若干刮痕(scratch)22。
然后，請(qǐng)參照第3圖，在上述硼磷矽玻璃20a表面形成由含有四乙基矽酸鹽(tetra-ethyl-ortho-silicate；TEOS)為反應(yīng)氣體之沉積條件所沉積而成的之二氧化矽24，以當(dāng)作第2絕緣層。由于刮痕22的外形輪廓，此二氧化矽層24在刮痕的相對(duì)位置亦具有一凹痕26。然后形成導(dǎo)通源極/汲極(圖未顯示)的導(dǎo)電插塞27。接下來，利用微影技術(shù)(photoliography)以及蝕刻步驟以在既定位置形成導(dǎo)通半導(dǎo)體基底10表面的接觸孔28。
其次，請(qǐng)參照第4圖，再次利用微影技術(shù)以及蝕刻步驟以在欲形成金屬導(dǎo)線的位置形成溝槽32，上述溝槽32與接觸孔28共同構(gòu)成鑲嵌結(jié)構(gòu)(damascene structure)32。上述凹痕26坐落于此鑲嵌結(jié)構(gòu)32之間。
然后，請(qǐng)參照第5圖，利用化學(xué)氣相沉積法在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)表面形成氮化鈦材料以當(dāng)作擴(kuò)散阻障層34(diffusion barrier layer)。上述擴(kuò)散阻障層34亦被沉積于上述二氧化矽24的表面的凹痕26之中。
之后，請(qǐng)參照第6圖，利用化學(xué)氣相沉積法全面性地形成毯覆式鎢金屬層(blanket tungsten)36，其填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)32。
然后，請(qǐng)參照第7圖，再利用化學(xué)機(jī)械研磨法去除第2絕緣層上方的鎢金屬層36以及擴(kuò)散阻障層34，以形成金屬導(dǎo)線36a、36b，此時(shí)會(huì)有少量的鎢金屬36c被留滯于上述凹痕26之中。此時(shí)凹痕26內(nèi)的擴(kuò)散阻障層34a與少量的鎢金屬36c會(huì)導(dǎo)致金屬導(dǎo)線36a、36b不當(dāng)?shù)亩搪贰?br> 然后，請(qǐng)參照第8圖，利用電漿型反應(yīng)式離子蝕刻法(reactive ionetching；RIE)，配合適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)氣體以蝕刻氧化鈦構(gòu)成的擴(kuò)散阻障層34a以及鎢金屬36c。此時(shí)蝕刻條件必須選擇氮化鈦與鎢金屬的蝕刻選擇比大約介于6～7之間的蝕刻氣體，例如采有含氯氣的反應(yīng)氣體為蝕刻氣體。以便在蝕刻凹痕之中的氮化鈦34a的同時(shí)，不損失太多的鎢金屬36a、36b。
以下利用第1圖～第7、9圖以說明公知技術(shù)比較例，這些圖顯示公知技術(shù)比較例在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取記憶體制造過程中，防止金屬導(dǎo)線短路的制造過程剖面示意圖。
同樣地進(jìn)行如上述實(shí)施例所述之第1圖～第7圖所示的步驟，接下來，為了避免金屬導(dǎo)線36a、36b之間不當(dāng)?shù)亩搪?，公知技術(shù)比較例采用過度研磨(over polishing)的方式以將凹痕26處的擴(kuò)散阻障層34a以及鎢金屬36c一并去除，使得第2絕緣層的表面平坦化，以解決上述不當(dāng)?shù)亩搪分畣栴}。然而如此，會(huì)導(dǎo)致金屬導(dǎo)線的接觸阻值提高，進(jìn)而影響訊號(hào)之傳輸速度。
相對(duì)于此，本發(fā)明實(shí)施例利用適當(dāng)?shù)奈g刻條件以去除留滯于凹痕之中的導(dǎo)電性擴(kuò)散層以及少量金屬材料，能夠在不影響金屬導(dǎo)線的接觸阻值情況下，解決金屬導(dǎo)線間不當(dāng)刮的問題。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng)技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更改與潤(rùn)飾，都不會(huì)超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，包括如下步驟(A)提供一表面形成有絕緣層的半導(dǎo)體基底，該絕緣層表面具有一凹痕，并且凹痕的兩側(cè)之絕緣層內(nèi)具有導(dǎo)通該半導(dǎo)體基底的鑲嵌結(jié)構(gòu)；(B)在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)表面形成一擴(kuò)散阻障層，該擴(kuò)散阻障層亦形成于該凹痕表面；(C)全面性形成一金屬層，以填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)；(D)化學(xué)機(jī)械研磨上述金屬層，以形成一金屬導(dǎo)線；(E)利用蝕刻方式去除該凹痕表面的擴(kuò)散阻障層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中所述絕緣層是以四乙基矽酸鹽為反應(yīng)氣體所形成的二氧化矽層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中所述擴(kuò)散阻障層是氮化鈦層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中所述擴(kuò)散阻障層是氮化鉭層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中所述金屬層是鎢金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中步驟(E)之蝕刻方式是反應(yīng)性離子蝕刻法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中上述擴(kuò)散阻障層與上述金屬層的蝕刻選擇比大約介于6～7之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，其特征在于其中所述蝕刻法所用氣體是含有氯氣的反應(yīng)氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止金屬導(dǎo)線間短路的方法，首先，提供一表面形成有絕緣層的半導(dǎo)體基底，該絕緣層表面具有一凹痕，并且凹痕的兩側(cè)之絕緣層內(nèi)具有導(dǎo)通該半導(dǎo)體基底的鑲嵌結(jié)構(gòu)，接著在上述鑲嵌結(jié)構(gòu)表面形成一擴(kuò)散阻障層，該擴(kuò)散阻障層亦形成于該凹痕表面。然后，全面性形成一金屬層，以填入上述鑲嵌結(jié)構(gòu)，其次化學(xué)機(jī)械研磨上述金屬層，以形成一金屬導(dǎo)線，再利用適當(dāng)?shù)臈l件以蝕刻方式去除該凹痕表面的擴(kuò)散阻障層。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1409386SQ0113538
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者蔡子敬, 許平 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司