專利名稱：制造雙重鑲嵌接觸窗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬內(nèi)連線(Metal Interconnects)與介層窗(Vias)的制造方法，且特別是涉及一種雙重鑲嵌接觸窗(Dual Damascene Contacts)的制造方法。
鑲嵌是一種在絕緣層中形成凹槽(Grooves)，并將金屬填入凹槽中以形成導(dǎo)線的內(nèi)連線工藝。雙重鑲嵌是除了形成單一金屬鑲嵌的凹槽外，并且形成導(dǎo)電接觸窗或介層窗開口的一種多層內(nèi)連線工藝。
標(biāo)準(zhǔn)的雙重鑲嵌工藝是在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上沉積第一氧化層。之后，在第一氧化層上方形成一層阻擋層。在阻擋層上形成第一圖案化光致抗蝕劑層。接著，以第一圖案化光致抗蝕劑層作為圖案限定阻擋層，并且移除第一光致抗蝕劑層。
接著，形成一第二氧化層覆蓋于阻擋層。于第二氧化層上形成一層第二圖案化光致抗蝕劑層。蝕刻第一氧化層與第二氧化層以形成一個(gè)雙重鑲嵌開口。蝕刻第一氧化層是以阻擋層為圖案，并以導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為蝕刻終止層。蝕刻第二氧化層則是以第二圖案化光致抗蝕劑層為圖案，并以硬掩模為蝕刻終止層。以氧等離子移除第二光致抗蝕劑層。然而，氧等離子會損壞在雙重鑲嵌開口中第一氧化層與第二氧化層暴露出來的表面。
因此，需要一種優(yōu)良的形成雙重鑲嵌接觸窗的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種在基底上制造雙重鑲嵌金屬內(nèi)連線以及接觸窗開口結(jié)構(gòu)的方法，其步驟包括在該基底上形成一第一氧化層；在該第一氧化層上形成一第一氮化物層；圖案化并蝕刻該第一氮化物層以形成一接觸窗開口；在該接觸窗開口及該第一氮化物層上形成一第二氧化層；在該第二氧化層上形成一光致抗蝕劑層；圖案化并顯影該光致抗蝕劑層以暴露出與該接觸窗開口具有不同尺寸的一溝渠開口；以該光致抗蝕劑層為掩模，蝕刻該第二氧化層，并且以該第一氮化物層為掩模，蝕刻該第一氧化層，以形成一雙重鑲嵌開口；移除該光致抗蝕劑層；在該雙重鑲嵌開口中形成一氧化物間隙壁；以及在該雙重鑲嵌開口中沉積一導(dǎo)電層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在一基底上形成雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟在該基底上形成一襯氧化層；在該襯氧化層上形成一第一低介電常數(shù)介電層；在該第一低介電常數(shù)介電層上形成一蓋氧化層；在該蓋氧化層上形成一第一氮化物層；圖案化并蝕刻該第一氮化物層以形成一接觸窗開口；形成一第二低介電常數(shù)介電層至該接觸窗開口及覆蓋于該第一氮化物層；在該第二低介電常數(shù)介電層上形成一光致抗蝕劑層；圖案化并顯影該光致抗蝕劑層以暴露出與該接觸窗開口具有不同尺寸的一溝渠開口；以該光致抗蝕劑層為掩模，蝕刻該第二低介電常數(shù)介電層，并且以該第一氮化物層為掩模，蝕刻該蓋氧化層，該第一低介電常數(shù)介電層以及該襯氧化層，以形成一雙重鑲嵌開口；移除該光致抗蝕劑層；在該雙重鑲嵌開口中形成一氧化物間隙壁；以及在該雙重鑲嵌開口中沉積一導(dǎo)電層。
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說明，其中

圖1至圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的一種在半導(dǎo)體基底上形成以重鑲嵌開口的剖面示意圖。
本發(fā)明將配合附圖做詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種形成雙重鑲嵌開口的方法。
請參照圖1，在基底100上方已形成有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102?！盎住币辉~應(yīng)了解可能包括一個(gè)半導(dǎo)體晶圓，形成于晶圓上的有源元件與無源元件以及晶圓表面的薄膜層。因此，“基底”一詞代表包括形成于半導(dǎo)體晶圓上的元件以及覆蓋晶圓上的薄膜層。
導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102通?？蔀榻饘賰?nèi)連線或其他的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。圖中顯示的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102僅為例示，而非用以限制。
根據(jù)本發(fā)明，沉積一層襯氧化層104覆蓋于基底100與導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102上。襯氧化層104的材質(zhì)以二氧化硅為優(yōu)選，其厚度大約為300埃至800埃，而且以現(xiàn)有的等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma-Enhanced ChemicalVapor Deposition)形成為優(yōu)選。襯氧化層104的作用為提供直接覆蓋在導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102上的高品質(zhì)絕緣體。
接著，以現(xiàn)有的技術(shù)在襯氧化層104上涂布一層第一低介電常數(shù)介電層106，低介電常數(shù)材質(zhì)比如為旋涂式玻璃(Spin-On-Glass；SOG)。第一低介電常數(shù)介電層106的厚度以大約2000埃至8000埃為優(yōu)選。之后，對第一低介電常數(shù)介電層106進(jìn)行固化(Curing)步驟，以減少在后續(xù)步驟中移除光致抗蝕劑層時(shí)，第一低介電常數(shù)介電層106之水氣吸收，并去除旋涂式玻璃薄膜中的溶劑，其中，光致抗蝕劑層是在后續(xù)掩模及蝕刻氧化層時(shí)使用。由于固化的步驟為現(xiàn)有方法，因此本文不再詳加討論。
在第一低介電常數(shù)介電層106上方形成一層絕緣層108(即為蓋氧化層)。蓋氧化層108的材質(zhì)以二氧化硅為優(yōu)選，而其形成的方法比如為等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)。蓋氧化層的厚度以大約4000埃至7000埃為優(yōu)選。此外，對蓋氧化層108作平坦化工藝以達(dá)到全面平坦的效果。平坦化的方法優(yōu)選為使用化學(xué)機(jī)械研磨法(Chemical-Mechanical Polishing)。
之后，在蓋氧化層108上形成一層第一氮化物層110。第一氮化物層110的厚度優(yōu)選約500至1500埃，且優(yōu)選為以等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法形成。另外，此第一氮化物層基本上由氮化硅(Si3N4)形成。
接著，在第一氮化物層110上涂布一層第一光致抗蝕劑層112，并進(jìn)行顯影，以形成接觸窗開口114。此光致抗蝕劑層112具有的圖案與欲形成接觸窗114的位置一致。
請參照圖2，在第一氮化物層110中形成一接觸窗開口116。接觸窗開口116雖然可為任意形狀，但是以圓柱形為優(yōu)選。光致抗蝕劑層112在蝕刻第一氮化物層110時(shí)作為掩模。
請參照圖3，移除第一光致抗蝕劑層112。利用現(xiàn)有的技術(shù)，比如為旋涂式玻璃涂布法，沉積一層第二低介電常數(shù)介電層118至接觸窗開口116及在第一氮化物層110上。第二低介電常數(shù)介電層118的厚度以2000埃至8000埃為優(yōu)選。之后，對第二低介電常數(shù)介電層118進(jìn)行固化(Curing)步驟，以減少在后續(xù)步驟中移除在蝕刻氧化層時(shí)作為掩模的光致抗蝕劑層時(shí)，第二低介電常數(shù)介電層118之水氣吸收，并去除旋涂式玻璃薄膜中的溶劑。
接著，在第二低介電常數(shù)介電層118上形成一層第二氮化物層120。形成此第二氮化物層120的優(yōu)選厚度約為500埃至1500埃，且優(yōu)選為以等離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法所沉積的氮化硅。
接著，在第二低電常數(shù)介電層120上涂布一層第二光致抗蝕劑層122。將此第二光致抗蝕劑層122進(jìn)行圖案化以及顯影的步驟，以使溝渠開口124暴露出來。
請參照圖4，蝕刻襯氧化層104、第一低介電常數(shù)介電層106、蓋氧化層108、第二低介電常數(shù)介電層118以及第二氮化物層120，以形成一個(gè)雙重鑲嵌窗口126。其中，第二氮化硅層118與第二氮化物層120是以第二光致抗蝕劑層122為掩模，并以第一氮化物層110為蝕刻終止層進(jìn)行蝕刻。而蝕刻第一低介電常數(shù)介電層106、襯氧化層104以及蓋氧化層108的步驟則是以第一氮化物層110為掩模，并以導(dǎo)電結(jié)構(gòu)102作為蝕刻終止層進(jìn)行。
請參照圖5，移除第二光致抗蝕劑層122。以化學(xué)氣相沉積(CVD)法，沉積一層氧化層128至雙重鑲嵌開口126中并覆蓋于第二氮化物層120上。其中，CVD氧化層128的形成以高密度氧等離子化學(xué)氣相沉積法(HDPCVD)為優(yōu)選。此CVD氧化層128厚度則以介于大約300埃至1000埃之間為優(yōu)選。
請參照圖6，蝕刻CVD氧化層128如以反應(yīng)性離子蝕刻法，以在沿著雙重鑲嵌開口126的側(cè)壁形成氧化物間隙壁128a。間隙壁128a防止第一低介電常數(shù)介電層106與第二低介電常數(shù)介電層118的出氣(Outgassing)現(xiàn)象。
如此就完成了雙重鑲嵌開口。之后，沉積一層導(dǎo)電層以形成金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，這個(gè)步驟為現(xiàn)有的方法，因此不再贅述。
雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施例說明如上，可了解任何在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)可作各種更動與潤飾。
權(quán)利要求
1.一種在基底上制造雙重鑲嵌金屬內(nèi)連線以及接觸窗開口結(jié)構(gòu)的方法，其步驟包括在該基底上形成一第一氧化層；在該第一氧化層上形成一第一氮化物層；圖案化并蝕刻該第一氮化物層以形成一接觸窗開口；在該接觸窗開口及該第一氮化物層上形成一第二氧化層；在該第二氧化層上形成一光致抗蝕劑層；圖案化并顯影該光致抗蝕劑層以暴露出與該接觸窗開口具有不同尺寸的一溝渠開口；以該光致抗蝕劑層為掩模，蝕刻該第二氧化層，并且以該第一氮化物層為掩模，蝕刻該第一氧化層，以形成一雙重鑲嵌開口；移除該光致抗蝕劑層；在該雙重鑲嵌開口中形成一氧化物間隙壁；以及在該雙重鑲嵌開口中沉積一導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，該形成氧化物間隙壁的步驟包括在該雙重鑲嵌開口中沉積一第三氧化層；以及回蝕刻該第三氧化層。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中還包括在該第二氧化層以及該光致抗蝕劑層之間形成一第二氮化物層的步驟。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中該第一氮化物層與該第二氮化物層是由氮化硅所形成。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中該第一氧化層包括由一襯氧化層、一低介電常數(shù)介電層以及一蓋氧化層所組成。
6.一種在一基底上形成雙重鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟在該基底上形成一襯氧化層；在該襯氧化層上形成一第一低介電常數(shù)介電層；在該第一低介電常數(shù)介電層上形成一蓋氧化層；在該蓋氧化層上形成一第一氮化物層；圖案化并蝕刻該第一氮化物層以形成一接觸窗開口；形成一第二低介電常數(shù)介電層至該接觸窗開口及覆蓋于該第一氮化物層；在該第二低介電常數(shù)介電層上形成一光致抗蝕劑層；圖案化并顯影該光致抗蝕劑層以暴露出與該接觸窗開口具有不同尺寸的一溝渠開口；以該光致抗蝕劑層為掩模，蝕刻該第二低介電常數(shù)介電層，并且以該第一氮化物層為掩模，蝕刻該蓋氧化層，該第一低介電常數(shù)介電層以及該襯氧化層，以形成一雙重鑲嵌開口；移除該光致抗蝕劑層；在該雙重鑲嵌開口中形成一氧化物間隙壁；以及在該雙重鑲嵌開口中沉積一導(dǎo)電層。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中該方法還包括一固化該第一以及該第二低介電常數(shù)介電層的步驟。
8.如權(quán)利要求6的方法，其中該方法還包括在該第二低介電常數(shù)介電層以及該光致抗蝕劑層之間形成一第二氮化物層的步驟。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中該第一以及該第二氮化物層由氮化硅所形成。
10.如權(quán)利要求6的方法，其中該蓋氧化層是由二氧化硅所形成。
11.如權(quán)利要求6的方法，其中該氧化物間隙壁是以一高密度等離子化學(xué)氣相沉積法所形成的二氧化硅。
全文摘要
一種在基底上制造雙重鑲嵌金屬內(nèi)連線以及接觸窗開口結(jié)構(gòu)的方法包括:在基底上依次形成第一氧化層、第一氮化物層;圖案化并蝕刻第一氮化物層以形成接觸窗開口;在接觸窗開口及第一氮化物層上形成第二氧化層、光刻膠層;圖案化并顯影以暴露出與接觸窗開口具有不同尺寸的溝渠開口;以光刻膠層為掩模,蝕刻第二氧化層,以第一氮化物層為掩模,蝕刻第一氧化層,形成雙重鑲嵌開口;移除光刻膠層;形成氧化物間隙壁、沉積導(dǎo)電層。
文檔編號H01L21/768GK1250947SQ98126568
公開日2000年4月19日 申請日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者羅吉進(jìn), 杜友倫 申請人:世大積體電路股份有限公司