與阻障層16a。阻障層28a的厚度T例如是介于100埃與1000埃之間。移除介電層12上的阻障層28以及阻障層16的方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法或回蝕法。
[0042]其后，請參閱圖1G，在襯底10上形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34與介電層36。在一個實施例中，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a為縱向延伸的導(dǎo)體插塞。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34為水平延伸的導(dǎo)線(或稱金屬線)，其覆蓋介電層12、阻障層16a與28a，且電性連接導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34與介電層36的形成方法可以是在襯底10上先形成導(dǎo)體層(未繪示)，然后，將導(dǎo)體層圖案化，以形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34 (導(dǎo)線)。之后，再形成介電層36。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34的材料例如是銅或其合金，形成的方法例如是電鍍法或物理氣相沉積法。介電層36的材料例如是氧化硅、旋涂式玻璃(SOG)、磷硅玻璃(PSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)或是介電常數(shù)小于4的低介電常數(shù)材料。
[0043]請參閱圖2，在另一個實施例中，在移除圖1F所示的介電層12上的阻障層28、阻障層16以及硬掩膜層13a之后，可以在襯底10上形成導(dǎo)體結(jié)構(gòu)134與介電層136。更具體地說，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a為水平延伸的導(dǎo)線(或稱金屬線)，導(dǎo)體結(jié)構(gòu)134包括縱向延伸的導(dǎo)體插塞138與阻障層140。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)134與介電層136的形成方法可以在襯底10上先形成介電層136，然后在介電層136中形成介層孔142。之后，在介層孔142的側(cè)壁與底部形成阻障層140，再在介層孔142中形成導(dǎo)體插塞138。介電層136的材料例如是氧化硅、旋涂式玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃或是介電常數(shù)小于4的低介電常數(shù)材料。阻障層140的材料例如是鉬、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。形成阻障層140的方法例如是化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法，厚度例如是10埃至500埃。導(dǎo)體插塞138的材料例如是銅、鎢或鋁銅化合物等。形成導(dǎo)體插塞138的方法例如是電鍍法或是物理氣相沉積法。
[0044]在本實施例中，在移除圖1E所示的介電層12上的阻障層28、阻障層16以及硬掩膜層13a之后，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a的表面已經(jīng)被阻障層28a完全覆蓋，阻障層28a可以保護(hù)導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a，因此，在形成圖1G所示導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34或圖2所示的介電層136之前，可以不需要再在襯底10上形成保護(hù)層(例如是氮化硅層)或銅抑制層。而且由于阻障層28a為導(dǎo)體，可以與后續(xù)形成的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34或?qū)w結(jié)構(gòu)134電性連接，因此，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a上的阻障層28a毋須移除，可以避免導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a在后續(xù)工藝中遭受氧化或刻蝕腐蝕。
[0045]請參閱圖1F，本發(fā)明實施例的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)包括介電層12、導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a、阻障層16a與阻障層28a。
[0046]介電層12位于襯底10上。介電層12具有開口 14,裸露出襯底10。導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a位于開口 14中，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a的頂面26低于介電層12的頂面24。阻障層16a與阻障層28a均位于開口 14之中，且將導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a完全包覆。更具體地說，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a的側(cè)壁與底部被阻障層16a包覆；而導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a的頂面26被阻障層28a覆蓋。換言之，阻障層16a位于介電層12與導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a之間以及襯底10與導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a之間。阻障層28a位于導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a的頂面26上。阻障層16a與阻障層28a的材料可以相同或相異。阻障層16a與阻障層28a的材包括鉬、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。
[0047]請參閱圖1G，在一個實施例中，金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)可以更包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34與介電層36。導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a為縱向延伸的導(dǎo)體插塞。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34為水平延伸的導(dǎo)線(或稱金屬線)，其覆蓋介電層12、阻障層16a與28a，且電性連接導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)34的材料例如是銅或其合金。介電層36的材料例如是氧化硅、旋涂式玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃或是介電常數(shù)小于4的低介電常數(shù)材料。
[0048]請參閱圖2，在另一個實施例中，金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)可以更包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)134與介電層136。導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a為水平延伸的導(dǎo)線(或稱金屬線)。導(dǎo)體結(jié)構(gòu)134可以包括縱向延伸的導(dǎo)體插塞138與阻障層140。介電層136的材料例如是氧化硅、旋涂式玻璃、磷硅玻璃、硼磷硅玻璃或是介電常數(shù)小于4的低介電常數(shù)材料。阻障層140的材料例如是鉬、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。形成阻障層140的方法例如是化學(xué)氣相沉積法或物理氣相沉積法，厚度例如是50埃至500埃。導(dǎo)體插塞138的材料例如是銅、鎢或鋁銅。
[0049]本發(fā)明實施例中，借由阻障層28a與阻障層16a將導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a完全包覆，可以將導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a限制在開口 14之中，避免導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)18a在后續(xù)的高溫工藝中形變或流失。
[0050]綜上所述，由于本發(fā)明實施例的導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面覆蓋有阻障層、且導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)完全包覆于阻障層材料中，而且由于阻障層為導(dǎo)體，在后續(xù)的過程中，覆蓋導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的阻障層無須移除，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)并未暴露于空氣之中，因此可預(yù)防導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)在工藝中接觸到空氣(尤其是氧氣)而產(chǎn)生氧化的現(xiàn)象，且可避免導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的材料在高溫時擴(kuò)散、形變或流失。此外，由于本發(fā)明可預(yù)防導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)材料的擴(kuò)散，因此可進(jìn)而避免導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的短路現(xiàn)象。另外，在形成導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)之后的后續(xù)工藝(例如清洗工藝)中，由于導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面被阻障層覆蓋，并未裸露出來，因此可避免導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)與研漿(slurry )或濕式剝除法(wet strip )使用的溶液反應(yīng)而發(fā)生腐蝕。故,本發(fā)明可有效地提升導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0051]此外，本發(fā)明實施例的金屬內(nèi)連線(導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu))的工藝可以與現(xiàn)有的工藝整合，且可以不需要增加太多工藝步驟即可制造出穩(wěn)定性提升的導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)，是一種裨益產(chǎn)業(yè)界的發(fā)明。
[0052]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其特征在于包括: 介電層，位于襯底上，該介電層具有開口，裸露出該襯底； 導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)，位于該開口中，該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面低于該介電層的頂面； 第一阻障層，位于該介電層與該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)之間以及該襯底與該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)之間；以及 第二阻障層，位于該開口中，覆蓋該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面。2.如權(quán)利要求1所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一阻障層與該第二阻障層的材料包括鉬、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。3.如權(quán)利要求1所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其特征在于，更包括導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)覆蓋該第二阻障層，電性連接該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求1所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其特征在于該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)體插塞。5.如權(quán)利要求1所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其特征在于該導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)線。6.一種金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于包括: 在介電層中形成開口； 在該開口中形成第一阻障層； 在該開口中的該第一阻障層上形成導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)；以及 在該開口中形成第二阻障層，該第二阻障層覆蓋該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面。7.如權(quán)利要求6所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于該第一阻障層與該第二阻障層包括鉬、銥、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢或其組合。8.如權(quán)利要求6所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于形成該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法包括: 形成導(dǎo)體層，以覆蓋該介電層并填入于該開口中；以及 移除部分的該導(dǎo)體層，使所形成的該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面低于該介電層的頂面。9.如權(quán)利要求6所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于更包括形成導(dǎo)線，覆蓋該介電層與該第二阻障層，以電性連接該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)。10.如權(quán)利要求6所述的金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于更包括在該第二阻障層上形成導(dǎo)體插塞，以電性連接該導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，其包括襯底、介電層、導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)、第一阻障層與第二阻障層。介電層位于襯底上，介電層具有開口，裸露出襯底，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)位于開口中，導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面低于介電層的頂面，第一阻障層位于介電層與導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)之間以及襯底與導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)之間，第二阻障層位于開口中，覆蓋所述導(dǎo)體鑲嵌結(jié)構(gòu)的頂面。本發(fā)明可以避免金屬原子的擴(kuò)散與遷移，還可防止氧化、腐蝕、形變或流失，增加金屬內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠度。
【IPC分類】H01L21/768, H01L23/532, H01L23/528
【公開號】CN104934411
【申請?zhí)枴緾N201410097407
【發(fā)明人】薛家倩
【申請人】旺宏電子股份有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2014年3月17日