專利名稱：形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法，更具體地講，涉及這樣一種形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法，在其中，借助于使用一種其上形成了待形成的金屬導(dǎo)線形狀的雕刻圖案的板的單一工藝形成多層結(jié)構(gòu)的絕緣膜圖案，并且在其中還借助于鑲嵌工藝在形成在該絕緣膜圖案中的溝槽和通孔中形成該金屬導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
以下將參考圖1A至圖1D來說明一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬導(dǎo)線的傳統(tǒng)方法。
參考圖1A，實(shí)施一給定的工藝，在一硅基板101上形成一底部低介電絕緣膜102。而后，在底部低介電絕緣膜102上形成一抗拋光層(anti-polishinglayer)103。接著，將抗拋光層103及底部低介電絕緣膜102加工成圖案以形成一給定深度的溝槽。而后，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上相繼形成一抗擴(kuò)散膜104及一銅膜105。接著，借助于化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)工藝去除在抗拋光層103上形成的銅膜105及抗擴(kuò)散膜104，結(jié)果在該溝槽內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜104圍繞的銅線105。
參考圖1B，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上相繼形成多層結(jié)構(gòu)的頂部低介電絕緣膜106a至106e。而后，在頂部低介電絕緣膜106e上形成一用于形成一通孔的掩模圖案107。接著，使用掩模圖案107作為蝕刻掩模，借助于一蝕刻工藝將頂部低介電絕緣膜106e至106b蝕刻一給定深度，借此形成一通孔108。此時(shí)，頂部低介電絕緣膜106a被用作一蝕刻停止層。
參考圖1C，在去除掩模圖案107之后，接著，在頂部低介電絕緣膜106e上形成一用于形成溝槽的掩模圖案109。接著，掩模圖案109被用作蝕刻掩模，借助于一蝕刻工藝蝕刻頂部低介電絕緣膜106e和106d，借此形成溝槽110。此時(shí)，蝕刻剩余的頂部低介電絕緣膜106a以完成通孔108，使得銅線105被暴露出來。此時(shí)，頂部低介電絕緣膜106c被用作蝕刻停止層。
參考圖1D，在包括溝槽110及通孔108的整個(gè)結(jié)構(gòu)上，相繼形成一抗擴(kuò)散膜111及一銅膜112。接著，借助于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝去除在頂部低介電絕緣膜106e上沉積的銅膜112及抗擴(kuò)散膜111，使在該溝槽內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜111圍繞的銅線112。銅線112經(jīng)由通孔108連接至銅線105。
然而，在使用鑲嵌工藝形成多層結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)線的傳統(tǒng)方法中，會(huì)由于擴(kuò)散反射、表面平整度等等而導(dǎo)致發(fā)生一些問題，這些都是在用于形成通孔及溝槽的光刻法(photolithography)工藝過程中，由位于下部的銅線所造成。因此，形成超細(xì)微尺寸圖案過程中存在許多困難。另外，在蝕刻期間，會(huì)由于損失低介電絕緣膜或圖案起皺，而造成失敗。因此，為了形成多層結(jié)構(gòu)的布線，必須實(shí)施多步驟光刻法及蝕刻工藝。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是從根本上消除由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)所造成的一項(xiàng)或多項(xiàng)問題。
本發(fā)明的目的是提供一種形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法，在其中，借助于一種的單一工藝使用其上形成了導(dǎo)線布線形狀的雕刻圖案的板形成絕緣膜圖案。
本發(fā)明的另一項(xiàng)目的是提供一種形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法，在其中，使用其上形成了金屬導(dǎo)線布線形狀的雕刻圖案的板來形成多層結(jié)構(gòu)的絕緣膜圖案。
本發(fā)明的其他的目的、優(yōu)點(diǎn)及性能，一部分會(huì)在接下來的說明書中加以說明，而另一部分中在審閱下列說明書的基礎(chǔ)上對(duì)于本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說是顯而易見的，或通過本發(fā)明實(shí)施而被了解。本發(fā)明的其他的目的和優(yōu)點(diǎn)借助于所撰寫的說明書、權(quán)利要求書及附圖中所具體指出的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)并獲得。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的及其它優(yōu)點(diǎn)并根據(jù)本發(fā)明的目的，如同本文中所實(shí)施并廣泛說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種形成金屬導(dǎo)線的板，其特征為該板包括一用于在其中形成多個(gè)注入孔并且在其邊緣形成一給定高度的側(cè)壁的板；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，一種形成金屬導(dǎo)線的板的特征為該板包括一在其中各自形成多個(gè)第一注入孔和第二注入孔并且在其邊緣形成一給定高度的側(cè)壁的板；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種使用一板形成金屬導(dǎo)線的方法，其特征為，該方法包括下列步驟a)，對(duì)一硅基板實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一低介電絕緣膜，并接著在該低介電絕緣膜中形成一溝槽；b)在該溝槽內(nèi)形成下部金屬導(dǎo)線；c)在一硅基板上粘貼一板，該板具有在其中形成多個(gè)注入孔并且在其邊緣形成一給定高度的側(cè)壁的板，一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案；d)透過該注入孔來注入一低介電絕緣材料，接著熱處理(isannealed)該低介電絕緣材料；e)去除該板，以獲得一低介電絕緣膜圖案，低介電絕緣膜圖案具有由用于形成溝槽的雕刻圖案所形成的多個(gè)溝槽及由用于形成通孔的雕刻圖案所形成的多個(gè)通孔；以及f)在該溝槽內(nèi)形成多個(gè)上部金屬導(dǎo)線，該上部金屬導(dǎo)線通過通孔與多個(gè)下部金屬導(dǎo)線電連接。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，一種使用一板形成金屬導(dǎo)線的方法，其特征為，該方法包括下列步驟a)對(duì)一硅基板實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一低介電絕緣膜，并接著在該低介電絕緣膜中形成一溝槽；b)在該溝槽內(nèi)形成下部金屬導(dǎo)線；c)在一硅基板上粘貼一板，該板具有在其中分別形成多個(gè)第一和第二注入孔并且在其邊緣形成一給定高度的側(cè)壁的板，一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案；d)透過該第一注入孔注入一給定量的第一絕緣材料；e)透過該第二注入孔注入一第二絕緣材料；f)去除該板，以獲得一多層結(jié)構(gòu)的絕緣膜圖案，該緣膜圖案具有由用于形成溝槽的雕刻圖案所形成的多個(gè)溝槽及由用于形成通孔的雕刻圖案所形成的多個(gè)通孔；以及g)在該溝槽內(nèi)形成多個(gè)上部金屬導(dǎo)線，該上部金屬導(dǎo)線透過通孔與多個(gè)下部金屬導(dǎo)線電連接。
在本發(fā)明另一方面，應(yīng)明白，前面的一般說明及下文中的詳細(xì)說明均是示范及解說，目的在于對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明做進(jìn)一步說明。


從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所做的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述及其它目的、性能及優(yōu)點(diǎn)更為清楚。在其中圖1A到圖1D是半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明在半導(dǎo)體器件中形成一金屬導(dǎo)線的傳統(tǒng)方法；圖2是一半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明一種根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)具體實(shí)施例的形成金屬導(dǎo)線的板；圖3A到圖3E是半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)使用形成金屬導(dǎo)線的板來形成金屬導(dǎo)線的方法的具體實(shí)施例；圖4是一半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明一種根據(jù)本發(fā)明另一項(xiàng)具體實(shí)施例的形成金屬導(dǎo)線的板；以及圖5A到圖5F是半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明另一項(xiàng)使用形成金屬導(dǎo)線的板來形成金屬導(dǎo)線的方法的具體實(shí)施例。
附圖標(biāo)記說明101，301，501 硅基板102，302，502 底部低介電絕緣膜103，303，503 抗拋光層104，111，304，306，310，312，504，506，510，513 抗擴(kuò)散膜105，112，305，311，505，511 銅膜(銅線)106a-106e 頂部低介電絕緣膜107，109 掩模圖案108，309 通孔110，308 溝槽20，40 金屬導(dǎo)線20c注入孔20b，40b 側(cè)壁20a，40a 圓形板子21，22，41，42 雕刻圖案307，507a 低介電絕緣材料307a 低介電絕緣膜圖案507絕緣膜圖案40c第一注入孔
40d第二注入孔507b 抗拋光層材料具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖對(duì)本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)例做詳細(xì)的說明。
圖2顯示一半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明一種根據(jù)本發(fā)明一項(xiàng)具體實(shí)施例的用于形成金屬導(dǎo)線的板。
形成金屬導(dǎo)線的板20包括一在其中形成多個(gè)注入孔20c并且在其邊緣形成一給定高度的側(cè)壁20b的圓形板20a；用于在板20a上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案21；以及用于在雕刻圖案21上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案22。
形成金屬導(dǎo)線的板可以由一具有極佳抗磨損性能和高熔點(diǎn)的金屬(例如，Ti、Ta、W等等)、金屬的氮化物或諸如Al2O3等的陶瓷為材料所制成。可借助于光刻工藝及蝕刻工藝或鑲嵌工藝來形成用于形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案21及用于形成多個(gè)通孔的雕刻圖案22。該蝕刻工藝可以使用反應(yīng)離子蝕刻法(reactiveionetching；RIE)。
圖3A至圖3E顯示使用用于形成如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬導(dǎo)線的板形成多層結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)線的方法。
請(qǐng)參考圖3A，對(duì)硅基板301實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一底部低介電絕緣膜302。接著，在底部低介電絕緣膜302上形成一抗拋光層303。接著，對(duì)抗拋光層303及底部低介電絕緣膜302進(jìn)行圖案加工以形成一給定深度的細(xì)微溝槽。而后，在整個(gè)表面上相繼形成一抗擴(kuò)散膜304及一銅膜305。借助于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝去除在抗拋光層303上的銅膜305及抗擴(kuò)散膜304，以此方式使在該溝槽內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜304圍繞的銅線305。而后，在銅線305表面上選擇性形成一抗擴(kuò)散膜306。此時(shí)，抗擴(kuò)散膜306用于在后續(xù)工藝中防止銅(Cu)擴(kuò)散，防止污染基板或設(shè)備，而且還有利于同在上部待形成的金屬導(dǎo)線的電氣接觸。
請(qǐng)參考圖3B，將如圖2那樣構(gòu)成的板20設(shè)置在一硅基板301上。對(duì)板20施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ箓?cè)壁20b緊密地附著于硅基板301的邊緣。只有當(dāng)徹底將板20與硅基板301密封時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)金屬導(dǎo)線之間的完全接觸，并且防絕緣膜外露。
請(qǐng)參考圖3C，透過注入孔20c將一低介電絕緣材料307完全注入空隙中，低介電絕緣材料307是具有給定黏度的液體狀態(tài)、溶膠狀態(tài)或凝膠狀態(tài)。接著，將注入空間中的低介電絕緣材料307經(jīng)過熱處理達(dá)10秒鐘以上(例如，10秒鐘至10分鐘)，以便去除低介電絕緣材料307中所含的溶劑，并且同時(shí)使膜質(zhì)量致密。此時(shí)，板20及硅基板301的溫度必須維持在100至450℃。使用一含有碳的材料或一低密度有機(jī)或無機(jī)系列材料當(dāng)做低介電絕緣材料307。較佳方式為，嵌入厚度為3000至30000。
請(qǐng)參考圖3D，如果將板20與硅基板301分離，則獲得一低介電絕緣膜圖案307a，低介電絕緣膜圖案307a具有由用于在板20中形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案21所形成的多個(gè)溝槽308；以及由用于在板20中形成多個(gè)通孔的雕刻圖案22所形成的多個(gè)通孔309。
請(qǐng)參考圖3E，在包括溝槽308及通孔309的低介電絕緣膜圖案307a的整個(gè)結(jié)構(gòu)上，相繼形成一抗擴(kuò)散膜310及一銅膜311。接著，借助于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝去除沉積在低介電絕緣膜圖案307a上的銅膜311及抗擴(kuò)散膜310，使得在溝槽308內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜310圍繞的銅線311。此時(shí)，借助于嵌入通孔309中的抗擴(kuò)散膜310及銅膜311，使通孔309上的銅線311與位于下部的銅線305電連接。而后，只在銅膜311表面上選擇性形成一抗擴(kuò)散膜312。
借助于物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)或原子層沉積法(ALD)，沉積Ta、TaN、TiN、TiNSi、WN、WCN或其合金，形成厚度為0.5至50nm的抗擴(kuò)散膜304和抗擴(kuò)散膜310。
借助于電鍍法、非電鍍法或化學(xué)氣相沉積法(CVD)沉積厚度為200至2000nm的銅(Cu)，借此形成銅膜305及銅膜311，直到溝槽被完全填埋。
使用高熔點(diǎn)金屬(例如，W、Ti、Ta等等)或如Ni、Co、P、B的類的化合物，在銅線305和銅線311的表面上形成抗擴(kuò)散膜306和抗擴(kuò)散膜312。借助于實(shí)施一選擇性無電鍍法等等，只在銅線305和銅線311表面上形成厚度為1至100nm的抗擴(kuò)散膜306和抗擴(kuò)散膜312。
如果重復(fù)實(shí)施圖3B至圖3E的工藝，就可形成所期望的多層結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)線。
圖4顯示一半導(dǎo)體器件的橫剖面圖，用于說明一種根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的形成金屬導(dǎo)線的板。
形成金屬導(dǎo)線40的板包括一用于在其中分別形成第一注入孔40c及第二注入孔40d的圓形板40a，并且在該板邊緣形成一給定高度的側(cè)壁40b；用于在板40a上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案41；以及用于在雕刻圖案41上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案42。
形成金屬導(dǎo)線的板可以由一具有相應(yīng)于底部基板的細(xì)微曲線和從上部施加的壓力的彈性、極佳抗磨蝕和高熔點(diǎn)的金屬(例如，Ti、Ta、W等等)、金屬氮化物或諸如Al2O3等的陶瓷材料制成。所形成的第一注入孔40c及第二注入孔40d均勻分布，使得可以以均勻的厚度來嵌入絕緣材料，并且必須能區(qū)分開，以便可以分別注入不同種類的絕緣材料?？山柚诠饪谭üに嚰拔g刻工藝或鑲嵌工藝來形成用于形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案41及用于形成多個(gè)通孔的雕刻圖案42。反應(yīng)離子蝕刻法(RIE)也被用作蝕刻工藝。
圖5A至圖5F顯示使用根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的如圖4所示結(jié)構(gòu)的板形成金屬導(dǎo)線的方法。
請(qǐng)參考圖5A，對(duì)硅基板501實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一底部低介電絕緣膜502。接著，在底部低介電絕緣膜502上形成一抗拋光層503。接著，對(duì)抗拋光層503及底部低介電絕緣膜502進(jìn)行圖案加工以形成一給定深度的細(xì)微溝槽。而后，在整個(gè)表面上相繼形成一抗擴(kuò)散膜504及一銅膜505。借助于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝去除在抗拋光層503上沉積的銅膜505及抗擴(kuò)散膜504，這樣在該溝槽內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜504圍繞的銅線505。而后，在銅線505表面上選擇性形成一抗擴(kuò)散膜506。此時(shí)，抗擴(kuò)散膜506用于在后續(xù)工藝中防止銅(Cu)擴(kuò)散，防止污染基板或設(shè)備，而且還有利于與在上部待形成的金屬導(dǎo)線的電接觸。
請(qǐng)參考圖5B，將如圖4那樣構(gòu)成的板40放置在一硅基板501上。對(duì)板40施加適當(dāng)?shù)膲毫?，促使?cè)壁40b緊密地附著于硅基板501的邊緣。只有當(dāng)板40與硅基板501被完全密封時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)金屬導(dǎo)線之間的完全接觸，并且防止絕緣膜外露。
請(qǐng)參考圖5C，透過第一注入孔40c按照給定的厚度注入一低介電絕緣材料507a，低介電絕緣材料507a是具有給定黏度的液體狀態(tài)、溶膠狀態(tài)或凝膠狀態(tài)。接著，在1大氣氣壓以上的惰性氣體環(huán)境下，將低介電絕緣材料507a熱處理10秒鐘以上(例如，10秒鐘至10分鐘)，以便去除低介電絕緣材料507a中內(nèi)含的溶劑，并且同時(shí)使膜質(zhì)量致密。此時(shí)，板40及硅基板501的溫度必須維持在100至450℃。將一含有碳的材料或一低密度有機(jī)或無機(jī)系列材料用做低介電絕緣材料507a。優(yōu)選的嵌入厚度為3000至30000。
請(qǐng)參考圖5D，透過第二注入孔40d按照給定的厚度注入一抗拋光層材料507b，抗拋光層材料507b是具有給定黏度的液體狀態(tài)、溶膠狀態(tài)或凝膠狀態(tài)。接著，在1大氣氣壓以上的惰性氣體氣壓下，將抗拋光層材料507b熱處理10秒鐘以上(例如，10秒鐘至10分鐘)，以便去除抗拋光層材料507b及低介電絕緣材料507a中內(nèi)含的溶劑，并且同時(shí)使膜質(zhì)量致密。此時(shí)，板40及硅基板501的溫度必須維持在100至450℃。使用一介電常數(shù)為2.0至4.5的無機(jī)系列材料作為抗拋光層材料507b。
如果在用于使低介電絕緣材料507a致密的熱處理工藝期間發(fā)生收縮，并且抗拋光層材料507b不是以垂直于基板501的方式涂布，則介于用于在板40中形成溝槽的雕刻圖案41與用于在板40中形成通孔的雕刻圖案42的間，以及介于低介電絕緣材料507a與抗拋光層材料507b的間會(huì)過分分離，那么會(huì)造成圖案形狀不良。因此，在本發(fā)明中，會(huì)在1大氣氣壓以上的惰性氣體氣壓下，實(shí)施圖5C和圖5D中的熱處理達(dá)10秒鐘以上，以便以各向異性方式對(duì)基板501垂直施加1個(gè)大氣壓以上的壓力。
請(qǐng)參考圖5E，如果將板40與硅基板501分離，那么就制作出一多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括由用于在板40中形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案41形成的多個(gè)溝槽508；及由用于在板40中形成多個(gè)通孔的雕刻圖案42形成的多個(gè)通孔509，即，制作出一由低介電絕緣材料507a和抗拋光層材料507b所構(gòu)成的絕緣膜圖案507。
請(qǐng)參考圖5F，在包括溝槽508及通孔509的絕緣膜圖案507的整個(gè)結(jié)構(gòu)上，相繼形成一抗擴(kuò)散膜510及一銅膜511。接著，借助于化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝去除在絕緣膜圖案507上沉積的銅膜511及抗擴(kuò)散膜510，以便在溝槽508內(nèi)形成被抗擴(kuò)散膜510圍繞的銅線511。此時(shí)，借助于嵌入在通孔509中的抗擴(kuò)散膜510及銅膜511，使通孔509上的銅線511與位于下部的銅線505電連接。而后，只在銅膜511表面上選擇性形成一抗擴(kuò)散膜512。
借助于物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)或原子層沉積法(ALD)，沉積Ta、TaN、TiN、TiNSi、WN、WCN或其合金，形成厚度為0.5至50nm的抗擴(kuò)散膜504和抗擴(kuò)散膜510。
借助于電鍍法、非電鍍法或化學(xué)氣相沉積法(CVD)沉積厚度為200至2000nm的銅(Cu)，借此形成銅膜505及銅膜511，直到溝槽被完全填滿。
使用高熔點(diǎn)金屬(例如，W、Ti、Ta等)或化合物(例如Ni、Co、P、B等)，可以在銅線505和銅線511的表面上形成抗擴(kuò)散膜506和抗擴(kuò)散膜512。通過實(shí)施一選擇性非電鍍法等，只在銅線505和銅線511表面上形成厚度為1至100nm的抗擴(kuò)散膜506和抗擴(kuò)散膜512。
如果重復(fù)實(shí)施圖5B至圖5F的工藝，就可形成所期望的多層結(jié)構(gòu)的金屬導(dǎo)線。
如上文所述，制造一種形成金屬導(dǎo)線的板，該板包括一用于形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。借助于單一工藝，使用該板來獲得一多層結(jié)構(gòu)的絕緣膜圖案，該絕緣膜圖案用于使該溝槽及通孔形成。再者，借助于一鑲嵌工藝將一金屬嵌入該溝槽及通孔中，以形成用于電氣連接至多個(gè)下部金屬導(dǎo)線的多個(gè)上部金屬導(dǎo)線。
因此，由于本發(fā)明不采用光刻法和蝕刻工藝，所以本發(fā)明具有防止由于在光刻法和蝕刻工藝中所出現(xiàn)的缺陷而導(dǎo)致產(chǎn)率和可靠度降低的新效果，并且通過減少工藝步驟數(shù)量，進(jìn)而降低成本及提高生產(chǎn)力。另外，如果使用單一材料，則在后續(xù)金屬層拋光(CMP)工藝中會(huì)發(fā)生一些問題，諸如絕緣膜圖案的機(jī)械強(qiáng)度過低、產(chǎn)生粒子、因化學(xué)作用而受損等等。然而，由于本發(fā)明會(huì)形成包括抗拋光層的多層結(jié)構(gòu)絕緣膜圖案，所以不會(huì)遇到這些已知的問題。
前面所述這些實(shí)施例僅僅是示范性的，并且不應(yīng)視為限制本發(fā)明。本發(fā)明的技術(shù)很容易應(yīng)用于其它設(shè)備。本發(fā)明的說明書意在說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求書要求保護(hù)的范圍。本發(fā)明的各種替代方案、修改和變化對(duì)本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于形成金屬導(dǎo)線的板，該板包括一用于在其中形成多個(gè)注入孔的板，并且在該板邊緣形成一給定高度的側(cè)壁；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的板，其中該板是圓形。
3.如權(quán)利要求1所述的板，其中該板以Ti、Ta、W、金屬的氮化物、Al2O3或陶瓷為材料制成。
4.一種形成金屬導(dǎo)線的方法，該方法包括下列步驟a)對(duì)一硅基板實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一低介電絕緣膜，而后在該低介電絕緣膜中形成一溝槽；b)在該溝槽內(nèi)形成下部金屬導(dǎo)線；c)在一硅基板上粘貼一板，該板具有一用于在其中形成多個(gè)注入孔的板，并且在該板邊緣形成一給定高度的側(cè)壁；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案；d)透過該注入孔來注入一低介電絕緣材料，接著熱處理該低介電絕緣材料；e)去除該板，以獲得一低介電絕緣膜圖案，該低介電絕緣膜圖案具有由用于形成溝槽的該雕刻圖案所形成的多個(gè)溝槽；及由用于形成通孔的該雕刻圖案所形成的多個(gè)通孔；以及f)在該溝槽內(nèi)形成多個(gè)上部金屬導(dǎo)線，該上部金屬導(dǎo)線透過通孔連接至多個(gè)下部金屬導(dǎo)線。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的方法進(jìn)一步包括下列步驟在步驟b)中的該下部金屬導(dǎo)線表面上形成一抗擴(kuò)散膜。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該抗擴(kuò)散膜以一高熔點(diǎn)金屬或Ni、Co、P化合物為材料制成，并且借助于一選擇性非電鍍法形成。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在步驟d)中，該硅基板及該板的溫度維持在100至450℃。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該低介電絕緣材料以一含有碳的材料或一低密度有機(jī)或無機(jī)系列材料制成，并且注入厚度為3000至30000。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中實(shí)施該熱處理達(dá)10秒鐘至10分鐘。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包括下列步驟在步驟f)中的該上部金屬導(dǎo)線表面上形成一抗擴(kuò)散膜。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其中該上部金屬導(dǎo)線及該下部金屬導(dǎo)線都是由一抗擴(kuò)散膜與一銅膜所組成，并且借助于一鑲嵌工藝所形成。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該抗擴(kuò)散膜以Ta、TaN、TiN、TiNSi、WN、WCN或其合金為材料制成，并且借助于物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)或原子層沉積法(ALD)形成。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中該膜借助于電鍍法、非電鍍法或化學(xué)氣相沉積法(CVD)所形成。
14.一種形成金屬導(dǎo)線的板，該板包括一用于在其中蝕刻形成多個(gè)第一注入孔和第二注入孔的板，并且在該板邊緣形成一給定高度的側(cè)壁；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。
15.如權(quán)利要求14所述的板，其中所形成的該第一注入孔及該第二注入孔均勻分布，促使以均勻的厚度來嵌入絕緣材料，并且被識(shí)別以便分別注入不同種類的絕緣材料。
16.如權(quán)利要求14所述的板，其中該板以Ti、Ta、W、氮化金屬合成物、Al2O3或陶瓷為材料制成。
17.一種形成金屬導(dǎo)線的方法，該方法包括下列步驟a)對(duì)一硅基板實(shí)施給定工藝，在該硅基板上形成一低介電絕緣膜，接著在該低介電絕緣膜中形成一溝槽；b)在該溝槽內(nèi)形成下部金屬導(dǎo)線；c)在一硅基板上黏著一板，該板具有一用于在其中蝕刻形成多個(gè)第一注入孔和第二注入孔的板，并且在該板邊緣形成一給定高度的側(cè)壁；一用于在該板上形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案；以及一用于在用于形成該溝槽的該雕刻圖案上形成多個(gè)通孔的雕刻圖案；d)透過該第一注入孔注入一給定量的第一絕緣材料；e)透過該第二注入孔注入一第二絕緣材料；f)去除該板，以獲得一多層結(jié)構(gòu)的絕緣膜圖案，該緣膜圖案具有借助于用于形成溝槽的該雕刻圖案所形成的多個(gè)溝槽；及借助于用于形成通孔的該雕刻圖案所形成的多個(gè)通孔；以及g)在該溝槽內(nèi)形成多個(gè)上部金屬導(dǎo)線，該上部金屬導(dǎo)線透過通孔連接至多個(gè)下部金屬導(dǎo)線。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該第二絕緣材料以一介電常數(shù)為2.0至4.5且能夠作為抗拋光層的無機(jī)系列材料制成。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟d)和步驟e)中的熱處理在1個(gè)大氣壓以上的惰性氣體環(huán)境下進(jìn)行10秒鐘至10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成金屬導(dǎo)線的板及使用該板形成金屬導(dǎo)線的方法。一種形成金屬導(dǎo)線的板包括一用于形成多個(gè)溝槽的雕刻圖案以及一用于形成多個(gè)通孔的雕刻圖案。在其中形成有所述的溝槽和所述的通孔的絕緣膜圖案是使用該板來獲得的。此外，借助于一鑲嵌工藝將一金屬嵌入該溝槽及通孔中，以形成與若干下部金屬導(dǎo)線電連接的若干上部金屬導(dǎo)線。在本發(fā)明中，不采用光刻法和蝕刻工藝。因此，可以防止由于在光刻法和蝕刻工藝中所產(chǎn)生的缺陷而導(dǎo)致產(chǎn)率和可靠度降低。另外，可以減少工藝步驟數(shù)量，從而降低成本及提高生產(chǎn)力。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1519913SQ20031012352
公開日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者樸祥均 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司