专利名称：镶嵌结构的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体组件(Semiconductor device)的制造方法制程，且特别涉及一种镶嵌(Damascene)结构的制造方法。
在现在的半导体工艺中，由于将导体材料埋入介电层中以形成导线或是形成接触窗(Contact)/介层窗(Via)的镶嵌工艺，具有当导体材料改变时，其加工技术不须随之改变，且介电层形成开口的方法可以采用技术成熟的电浆蚀刻法(Plasma Etching)或反应性离子蚀刻法(Reactive Ion Etch，RIE)来实现，并配合化学机械研磨法(ChemicalMechanical Polishing，CMP)的使用，可能能够达到介电层的全面平坦化等优点。因此，以镶嵌工艺配合化学机械研磨法以形成镶嵌结构的工艺方法是非常具有魅力的技术。
公知的采用上述技术以形成镶嵌结构的方法，是在已形成有导电区域的基底上形成介电层后，再在介电层上形成研磨终止层。接着，在研磨终止层以及介电层中形成开口，此开口可以是接触窗开口、介层窗开口、导线沟道、镶嵌开口等其中之一，并露出基底的导电区域。然后，在基底全面沉积一层金属层并填满开口。最后，再以化学机械研磨法去除开口之外的金属层。
然而，以上述的工艺形成的镶嵌结构有下述的问题公知技术所形成的研磨终止层与金属层的研磨选择比接近，当以化学机械研磨法对金属层进行研磨，且研磨至研磨终止层时，在晶片上图案密度高的地区，会因为金属层与研磨终止层的被研磨移除率相近以及图案密度(Pattern density)的效应，而造成介电层的材质流失、金属层的腐蚀(Erosion)以及碟化效应(Dishing effect)等问题的产生。
因此本发明提出一种镶嵌结构的制造方法，能够使用与金属层具有高研磨选择比的材质作为镶嵌结构的介电层，不须额外形成研磨终止层。
本发明提出一种镶嵌结构的制造方法，能够避免以化学机械研磨法对金属层进行研磨时产生介电层的流失、金属层的腐蚀以及碟化效应等问题。
本发明提出一种镶嵌结构的制造方法，提供一个基底，再在基底上形成介电层，其中此介电层的材质为氮氧硅化物，且此氮氧硅化物在波长为673nm的光照射下具有1.55至1.74左右的反射率，并且，此介电层与后续工艺步骤预定形成的金属层之间具有高研磨选择比。接着，在介电层中形成开口，此开口视不同工艺可以是接触窗开口、介层窗开口、导线沟道或是镶嵌开口。然后，在基底上形成填满开口的金属层。其后，使用化学机械研磨法，以介电层表面为研磨终止层，除去开口之外的金属层。
由上述可知，本发明的重要特征是使用一种与金属层具有高研磨选择比的材质作为镶嵌结构的介电层。由于此介电层本身即与金属层具有高研磨选择比，因此不须在介电层上额外再形成一层研磨终止层或是帽盖层，而能够缩减工艺步骤。
而且，由于本发明所使用的介电层对金属层具有高研磨选择比，也就是介电层的被研磨移除率小于金属层的被研磨移除率，而且高于公知所使用的研磨终止层对金属层的研磨选择比，因此，在以化学机械研磨法对金属层进行研磨至介电层时，不会产生介电层的流失、金属层的腐蚀以及碟化效应等问题。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明
首先，请参照
图1A，首先提供一基底100，在基底100上已形成有导电区域102。接着，在基底100上形成一层介电层104，其中此介电层104的材质为氮氧硅化物，且此氮氧硅化物在673nm波长的光照射下具有1.55至1.74左右的反射率，并且，此氮氧硅化物所形成的介电层104与后续工艺步骤预定形成的金属层之间具有高研磨选择比。形成此介电层的方法例如是使用电浆增强型化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，其中施行此电浆增强型化学气相沉积法例如是在摄氏200度至摄氏600度左右的温度；以0.1托至5托左右的操作压力；并以50W至1000W左右的操作功率；通入硅甲烷、一氧化二氮以及氮气为气体而形成，且硅甲烷/一氧化二氮的比值为0.05至1.5左右；氮气的流量为10sccm至1000sccm左右。
接着，请参照图1B，在介电层104中形成露出下方导电区102的开口106，此开口106视不同工艺可以是接触窗开口、介层窗开口、导线沟道或是镶嵌开口其中之一。形成此开口106的方法例如是在介电层104上形成图案化的光阻层(图中未标出)，再以光阻层为罩幕，以非等向性蚀刻法去除部分介电层104。
接着，请参照图1C，在基底100上形成一层金属层108，且此金属层108填满开口106。其中金属层106的材质例如是选自铝、铜、钨金属所组成的族群其中之一，形成此金属层108的方法例如是化学气相沉积法或是直流磁控溅镀法。
接着，请参照图1D，去除部分的金属层108，以形成填满开口106的导体层108a。其中形成导体层108a的方法例如是使用化学机械研磨法，以介电层104的表面为研磨终止层，去除开口106之外的金属层108。在此化学机械研磨步骤中，由于本发明所使用的介电层104与金属层108之间具有高研磨选择比，也就是介电层104的被研磨移除率小于金属层108的被研磨移除率，因此，在以化学机械研磨法对金属层进行研磨至介电层时，不会产生介电层的流失、金属层的腐蚀以及碟化效应等问题。
综上所述，本发明的重要特征是使用一种与金属层具有高研磨选择比的材质作为镶嵌结构的介电层。由于此介电层本身即与金属层之间具有高研磨选择比，因此不须在介电层上额外再形成研磨终止层或是帽盖层，而能够缩减工艺步骤。
而且，由于本发明所使用的介电层对金属层具有高研磨选择比，也就是介电层的被研磨移除率小于金属层的被研磨移除率，并且高于公知技术所使用的研磨终止层对金属层的研磨选择比。因此，在以化学机械研磨法对金属层进行研磨至介电层时，不会产生介电层的流失、金属层的腐蚀以及碟化效应等问题。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作不同的更动与润饰，但本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的为准。
权利要求
1.一种镶嵌结构的制造方法，其特征在于该制造方法包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一介电层，其中该介电层的材质为氮氧硅化物，且该介电层的反射率为1.55至1.74左右；在该介电层中形成一开口；在该介电层上形成填满该开口的一金属层；以该介电层表面为研磨终点，以化学机械研磨法移除该开口之外的该金属层，其中该介电层的被研磨移除率小于该金属层的被研磨移除率。
2.根据权利要求1所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于形成该介电层的方法包括一电浆增强型化学气相沉积法，且该电浆增强型化学气相沉积法所使用的一工艺气体包括硅甲烷、一氧化二氮以及氮。
3.根据权利要求2所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于该工艺气体的硅甲烷/一氧化二氮的比值为0.05至1.5左右；氮气的流量为10sccm至1000sccm左右。
4.根据权利要求2所述的镶嵌结构的制造方法，其特征在于施行该电浆增强型化学气相沉积法的温度为摄氏200度至摄氏600度左右；操作压力为0.1托至5托左右；操作功率为50W至1000W左右。
5.一种接触窗/介层窗的制造方法，其特征在于该制造方法包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一介电层，其中该介电层的材质为氮氧硅化物，且该介电层的反射率为1.55至1.74左右；；在该介电层中形成一介层窗/接触窗开口；在该介电层上形成填满该介层窗/接触窗开口的一金属层；以该介电层表面为研磨终点，以化学机械研磨法移除该介层窗/接触窗开口之外的该金属层。
6.根据权利要求5所述的接触窗/介层窗的制造方法，其特征在于形成该介电层的方法包括一电浆增强型化学气相沉积法，且该电浆增强型化学气相沉积法所使用的一工艺气体包括硅甲烷、一氧化二氮以及氮。
7.根据权利要求6所述的接触窗/介层窗的制造方法，其特征在于该工艺气体的硅甲烷/一氧化二氮的比值为0.05至1.5左右；氮气的流量为10sccm至1000sccm左右。
8.根据权利要求6所述的接触窗/介层窗的制造方法，其特征在于施行该电浆增强型化学气相沉积法的温度为摄氏200度至摄氏600度左右；操作压力为0.1托至5托左右；操作功率为50W至1000W左右。
9.一种金属导线的制造方法，其特征在于该制造方法包括下列步骤提供一基底；在该基底上形成一介电层，其中该介电层的材质为氮氧硅化物，且该介电层的反射率为1.55至1.74左右；在该介电层中形成一导线沟道；在该介电层上形成填满该导线沟道的一金属层；以该介电层表面为研磨终点，以化学机械研磨法移除该导线沟道之外的该金属层。
10.根据权利要求9所述的金属导线的制造方法，其特征在于形成该介电层的方法包括一电浆增强型化学气相沉积法，且该电浆增强型化学气相沉积法所使用的一工艺气体包括硅甲烷、一氧化二氮以及氮。
11.根据权利要求9所述的金属导线的制造方法，其特征在于该工艺气体的硅甲烷/一氧化二氮的比值为0.05至1.5左右；氮气的流量为10sccm至1000sccm左右。
12.根据权利要求9所述的金属导线的制造方法，其特征在于施行该电浆增强型化学气相沉积法的温度为摄氏200度至摄氏600度左右；操作压力为0.1托至5托左右；操作功率为50W至1000W左右。
全文摘要
一种镶嵌结构的制造方法,提供一个基底,再在基底上形成介电层,其中此介电层的材质是氮氧硅化物,且介电层的反射率在1.55至1.74左右;接着,在介电层中形成开口,再在基底上形成填满开口的金属层;然后,以介电层表面为研磨终点,以化学机械研磨法移除开口之外的金属层,其中介电层的被研磨移除率小于金属层的被研磨移除率。
文档编号H01L21/768GK1326222SQ0112935
公开日2001年12月12日 申请日期2001年6月13日 优先权日2001年6月13日
发明者郑吉峰, 薛正诚 申请人:旺宏电子股份有限公司