專利名稱：一種提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法。
背景技術(shù)：
當半導(dǎo)體器件進入深亞微米的時代后，金屬導(dǎo)線中的電流密度不斷增大，響 應(yīng)時間不斷縮短，傳統(tǒng)鋁導(dǎo)線已越來越滿足不了需要。銅導(dǎo)線具有比鋁導(dǎo)線低的 電阻率和高的抗電子遷移能力，因此銅制程(或稱為鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法)已逐 漸成為半導(dǎo)體行業(yè)的主流工藝?，F(xiàn)有技術(shù)在進行銅制程時，先提供一其上制成
有層間介質(zhì)層(ILD)的硅村底，然后在該層間介質(zhì)層上沉積金屬間介質(zhì)層(IMD), 之后通過光刻和刻蝕工藝在金屬間介質(zhì)層中形成用于容置鑲嵌結(jié)構(gòu)的容置凹 槽，最后在該容置凹槽槽壁上制作擴散阻擋層且在該容置凹槽中填充金屬銅并 進行銅化學(xué)機械拋光工藝形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
但是通過上述銅制程形成的鑲嵌結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)銅殘留和由此產(chǎn)生的橋接 (bridge )現(xiàn)象，參見圖1，第一、第二和第三鑲嵌結(jié)構(gòu)10、 11和12制作在金 屬間介質(zhì)層l中，第一和第二鑲嵌結(jié)構(gòu)lO和ll間出現(xiàn)了銅殘留結(jié)構(gòu)13，該銅 殘留結(jié)構(gòu)13會造成第一和第二鑲嵌結(jié)構(gòu)10和11間的橋接現(xiàn)象。該橋接現(xiàn)象通 過調(diào)整銅化學(xué)機械拋光工藝的參數(shù)并不能有效去除，究其原因發(fā)現(xiàn)是由于金屬 間介質(zhì)層1表面的不平坦所造成的，現(xiàn)有技術(shù)在沉積金屬間介質(zhì)層1后并沒有 平坦其表面的步驟，隨著半導(dǎo)體器件的最小特征尺寸的進一步減小，由金屬間 介質(zhì)層1表面的不平坦所造成的鑲嵌結(jié)構(gòu)的橋接現(xiàn)象會越來越頻繁的出現(xiàn)，如 此半導(dǎo)體器件的成品率也會因此而降低。
因此，如何提供一種可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法以避免因金屬間介質(zhì) 表面的不平坦所造成的鑲嵌結(jié)構(gòu)橋接現(xiàn)象，進而可提高鑲嵌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和器件 的成品率，已成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，通過所述方 法可避免因金屬間介質(zhì)層表面的不平坦所造成的鑲嵌結(jié)構(gòu)橋接現(xiàn)象，進而可提 高鑲嵌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和器件的成品率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，包括 以下步驟a、提供一硅襯底，其上制作有層間介質(zhì)層；b、在該層間介質(zhì)層上 沉積金屬間介質(zhì)層；c、通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質(zhì)層上形成用于容置 鑲嵌結(jié)構(gòu)的容置凹槽；d、在該容置凹槽槽壁上制作擴散阻擋層；e、在該容置 凹槽中填充金屬銅；f、通過銅化學(xué)機械拋光工藝形成鑲嵌結(jié)構(gòu)；該方法在步驟 b和c間還進行一化學(xué)機械拋光步驟以平坦該金屬間介質(zhì)層。
在上述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法中，該層間介質(zhì)層為氮化硅。
在上述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法中，該金屬間介質(zhì)層為二氧化硅 或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化硅。
在上述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法中，該擴散阻擋層為上下層疊的 氮化鉭和鉭。
在上述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法中，在步驟e中，通過電鍍工藝 在該容置凹槽中填充金屬銅。
與現(xiàn)有技術(shù)中在沉積完金屬間介質(zhì)層后并未對其進行平坦化處理，致使后 續(xù)制作在該金屬間介質(zhì)層中的鑲嵌結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)橋接現(xiàn)象相比，本發(fā)明的可提高 質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法在硅襯底上沉積完金屬間介質(zhì)層后還通過化學(xué)機械拋 光平坦其表面，如此在該經(jīng)平坦處理的金屬間介質(zhì)層上通過光刻、刻燭、電鍍 沉積和化學(xué)機械拋光工藝形成的鑲嵌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橋接現(xiàn)象的概率大大降低，進而 可提高鑲嵌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和器件的成品率。


本發(fā)明的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法由以下的實施例及附圖給出。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)制成的鑲嵌結(jié)構(gòu)的示意圖2為本發(fā)明的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法的流程圖3至圖8分別為完成圖2中步驟S20至S26后硅襯底的剖視圖。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法作進一步的詳細描述。
參見圖2,本發(fā)明的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法首先進行步驟S20,提 供一硅襯底，其上制作有層間介質(zhì)層。在本實施例中，所述層間介質(zhì)層為氮化 硅。
參見圖3,其顯示了步驟S20中提供的硅襯底的剖視圖，如圖所示，硅襯底 2上制作有半導(dǎo)體器件、第一層金屬20和層間介質(zhì)層21。
接著繼續(xù)步驟S21，在所述層間介質(zhì)層上沉積金屬間介質(zhì)層，所述金屬間介 質(zhì)層為二氧化硅或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化硅。
接著繼續(xù)步驟S22,進行化學(xué)機械拋光以平坦所述金屬間介質(zhì)層。
參見圖4，結(jié)合參見圖3，圖4顯示了完成步驟S22后硅襯底的剖視圖，如 圖所示，金屬間介質(zhì)層1沉積在層間介質(zhì)層21上，且其表面因進行了化學(xué)機械 拋光工藝而具有極高的平整度。
接著繼續(xù)步驟S23,通過光刻和刻蝕工藝在所述金屬間介質(zhì)層上形成用于容 置鑲嵌結(jié)構(gòu)的容置凹槽。
參見圖5，結(jié)合參見圖3和圖4，圖5顯示了完成步驟S23后硅襯底的剖視 圖，如圖所示，第一、第二和第三容置凹槽100、 IIO和120由左至右依次排布 在金屬間介質(zhì)層1中。
接著繼續(xù)步驟S24,在所述容置凹槽槽壁上制作擴散阻擋層。在本實施例中， 所述擴散阻擋層為上下層疊的氮化鉭和鉭。
參見圖6,結(jié)合參見圖3至圖5,圖6顯示了完成步驟S24后硅襯底的剖視 圖，如圖所示，擴散阻擋層3沉積在第一、第二和第三容置凹槽IOO、 110和120 的槽壁上。
接著繼續(xù)步驟S25，在所述容置凹槽中填充金屬銅。在本實施例中，通過電 鍍工藝在所述容置凹槽中填充金屬銅。
參見圖7，結(jié)合參見圖3至圖6，圖7顯示了完成步驟S25后硅襯底的剖視 圖，如圖所示，金屬銅4沉積在第一、第二和第三容置凹槽100、 110和120中 且覆蓋在金屬間介質(zhì)層1上。接著繼續(xù)步驟S26,通過銅化學(xué)機械拋光工藝形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。參見圖8，結(jié)合參見圖3至圖7，圖8顯示了完成步驟S26后硅襯底的剖視圖，如圖所示，第一、第二和第三鑲嵌結(jié)構(gòu)10、 11和12分別設(shè)置在第一、第二和第三容置凹槽IOO、 110和120中，與圖1中相比，圖8中的第一和第二鑲嵌結(jié)構(gòu)lO和ll間并未出現(xiàn)了銅殘留結(jié)構(gòu)13，于是圖8中第一和第二鑲嵌結(jié)構(gòu)10和11間也不會出現(xiàn)因銅殘留所造成的橋接現(xiàn)象。
綜上所述，本發(fā)明的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法在硅村底上沉積完金屬間介質(zhì)層后還通過化學(xué)機械拋光平坦其表面，如此在所述經(jīng)平坦處理的金屬間介質(zhì)層上通過光刻、刻蝕、電鍍沉積和化學(xué)機械拋光工藝形成的鑲嵌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)橋接現(xiàn)象的概率大大降低，進而可提高鑲嵌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和器件的成品率。
權(quán)利要求
1、一種可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，包括以下步驟a、提供一硅襯底，其上制作有層間介質(zhì)層；b、在該層間介質(zhì)層上沉積金屬間介質(zhì)層；c、通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質(zhì)層上形成用于容置鑲嵌結(jié)構(gòu)的容置凹槽；d、在該容置凹槽槽壁上制作擴散阻擋層；e、在該容置凹槽中填充金屬銅；f、通過銅化學(xué)機械拋光工藝形成鑲嵌結(jié)構(gòu)；其特征在于，該方法在步驟b和c間還進行一化學(xué)機械拋光步驟以平坦該金屬間介質(zhì)層。
2、 如權(quán)利要求1所述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，該 層間介質(zhì)層為氮化硅。
3、 如權(quán)利要求1所述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，該 金屬間介質(zhì)層為二氧化硅或摻雜有硼、磷或氟元素的二氧化硅。
4、 如權(quán)利要求1所述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，該 擴散阻擋層為上下層疊的氮化鉭和鉭。
5、 如權(quán)利要求l所述的可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法，其特征在于，在 步驟e中，通過電鍍工藝在該容置凹槽中填充金屬銅。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可提高質(zhì)量的鑲嵌結(jié)構(gòu)制作方法。現(xiàn)有技術(shù)在沉積完金屬間介質(zhì)層后并未對其進行平坦化處理，致使后續(xù)制作在該金屬間介質(zhì)層中的鑲嵌結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)橋接現(xiàn)象。本發(fā)明先提供一其上制作有層間介質(zhì)層的硅襯底；然后在該層間介質(zhì)層上沉積金屬間介質(zhì)層；再進行化學(xué)機械拋光以平坦該金屬間介質(zhì)層；接著通過光刻和刻蝕工藝在該金屬間介質(zhì)層上形成用于容置鑲嵌結(jié)構(gòu)的容置凹槽；之后在該容置凹槽槽壁上制作擴散阻擋層；然后在該容置凹槽中填充金屬銅并通過銅化學(xué)機械拋光工藝形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明可避免鑲嵌結(jié)構(gòu)間出現(xiàn)橋接現(xiàn)象，進而可提高鑲嵌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和器件的成品率。
文檔編號H01L21/70GK101515561SQ20081003381
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者健 李 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司