专利名称：介层窗的制造方法
技术领域：
本发明是有关一种形成半导体元件的方法，且特别是有关于一种介层窗(via)的制造方法。
然而，上述公知技术在形成钨插塞以及之前形成钛/氮化钛阻障层的高温工艺中，由于直接接触的铝金属层与阻障层中的钛金属层会发生反应，而于层间接触面产生高阻值物质缺陷，即高阻值的铝钛合金相(TiAl3)，而且无法以后续回火工艺去除，故此种高阻值物质缺陷将会影响元件的电性分布。
发明内容
本发明的目的在提供一种介层窗的制造方法，以防止因高温工艺，而造成铝金属层与钛金属层的接触面产生高阻值的缺陷物质。
本发明的再一目的在提供一种介层窗的制造方法，以隔开铝金属层与钛金属层，并保有阻障层的功效。
本发明的另一目的在提供一种介层窗的制造方法，以避免电性分布被影响。
根据上述与其它目的，本发明提出一种介层窗的制造方法，包括在具有金属层的基底上形成一层介电层覆盖于金属层上。接着，利用微影与蚀刻工艺图案化介电层，直到暴露出金属层顶部，以形成介层窗开口。接着，于介层窗开口表面形成一层与覆盖金属层的薄氮化钛层。然后，于介层窗开口表面形成一钛/氮化钛阻障层，其中薄氮化钛层的厚度较钛/氮化钛阻障层中的氮化钛层薄以及氮含量较钛/氮化钛阻障层中的氮化钛层少。然后，于介层窗开口中填入一层导体层，以形成一介层窗插塞。
本发明是通过在钛/氮化钛阻障层与铝金属层之间形成的薄氮化钛层，来阻隔铝金属层与阻障层中的钛金属层，因此能防止因高温工艺，而造成铝金属层与钛金属层的接触面产生高阻值的缺陷物质，并保有阻障层的功效，以避免电性分布被影响。
100基底 102铝金属层104，116氮化钛层106介电层108光阻 110介层窗开口112薄氮化钛层 114钛金属层118钨插塞请参照
图1A，在具有铝金属层102的基底100上形成一层介电层106覆盖于铝金属层102上，其中在基底100上形成介电层106之前，更包括先形成一层阻障层104覆盖铝金属层102，而阻障层104的材质例如是氮化钛。
然后，请参照图1B，利用微影与蚀刻工艺图案化介电层106，直到暴露出铝金属层102顶部，以形成介层窗开口110，其中图案化介电层106的工艺例如是覆盖一图案化光阻108于介电层106上，再以此光阻108作为蚀刻罩幕，对介电层106进行蚀刻，以于介电层106中形成介层窗开口110。
接着，请参照图1C，去除光阻108后，在基底100上形成覆盖介电层开口110并覆盖住铝金属层102的薄氮化钛层112，其中在介层窗开口110表面覆盖薄氮化钛层112的方法例如是溅镀法(sputter)或是离子化金属等离子(ionized metal plasma，简称IMP)工艺。随后，于基底100上依序形成一层钛金属层114与一层氮化钛层116，而钛金属层114与氮化钛层116即所谓的“钛/氮化钛阻障层”，其中薄氮化钛层112的厚度较钛/氮化钛阻障层中的氮化钛层116薄以及氮含量较钛/氮化钛阻障层中的氮化钛层116少。
如果是采用溅镀法的话，可以利用氮化金属靶(metal target)的方法先将一钛靶的表面氮化，再将基底100置入溅镀腔体内，并通入氩气以进行一溅镀工艺。由于此时在金属靶上存在有少量氮化钛，故于基底100上会形成一层薄氮化钛层112。由于，利用氮化钛靶形成氮化钛层的方法可以形成均质且相当薄的薄层，所以本发明较一般加入氮气形成氮化钛层的方法更能获得高均匀度与薄的氮化钛层。然后，在薄氮化钛层112上形成钛金属层114。之后，通入氮气并进行溅镀工艺，以钛金属层114上形成氮化钛层116，而利用溅镀进行氮化金属靶工艺的工艺压力约20mTorr；DC Power约2250W，其中氩气与氮气的流量分别约为20～40sccm与40～20sccm，工艺时间则是3-10秒之间，较佳的是5秒。最后从溅镀腔体取出基底100。
如果是利用离子金属等离子(IMP)工艺先形成薄氮化钛层112与钛金属层114，再利用化学气相沉积(CVD)工艺形成氮化钛层116的话则是其工艺压力约20mTorr；DC Power约2250W；而RF Coil Power约2750W，其中所使用的气体为氩气、流量则是60sccm。通常如欲形成厚度150埃的钛金属层114，则需要约历时12秒。
随后，请参照图1D，利用化学气相沉积工艺于基底100上形成一钨金属层，再施行一化学机械研磨(chemical mechanical polishing，简称CMP)工艺，以去除介层窗开口110以外的钨金属层，以形成钨插塞118。
综上所述，本发明的特征包括1.本发明是通过在钛/氮化钛阻障层与铝金属层之间形成的薄氮化钛层，用以阻隔铝金属层与钛/氮化钛阻障层中的钛金属层，所以能够防止因高温工艺，而造成铝金属层与钛金属层的接触面产生高阻值的缺陷物质。
2.由于本发明能防止铝金属层与介层窗中的钛金属层的接触面产生高阻值的缺陷物质，因此可避免元件的电性分布被影响。
3.本发明如果利用溅镀法的话，则可以在同一腔体内一并形成薄氮化钛层以及钛/氮化钛阻障层。
4.本发明因为利用氮化金属靶的方法，因此可以形成均质且相当薄的薄氮化钛层，而不会造成铝金属层与钛/氮化钛阻障层的接触面产生如TiAl3的高阻值的缺陷物质。
权利要求
1.一种介层窗的制造方法，其特征是，该方法包括在具有一金属层的一基底上形成一介电层覆盖该金属层；利用微影与蚀刻工艺图案化该介电层，直到暴露出该金属层顶部，以形成一介层窗开口；在该介层窗开口表面依序覆盖一薄氮化钛层以及一钛/氮化钛阻障层；以及于该介层窗开口中填入一导体层，以形成一介层窗插塞。
2.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，该金属层包括铝金属层。
3.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，该导体层包括钨金属层。
4.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，在该介层窗开口表面依序覆盖该薄氮化钛层以及该钛/氮化钛阻障层的方法包括溅镀法。
5.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，该在该介层窗开口表面依序覆盖该薄氮化钛层以及该钛/氮化钛阻障层的方法，包括利用离子化金属等离子工艺在该介层窗开口表面形成该薄氮化钛层以及该钛金属层；以及利用化学气相沉积工艺在该钛金属层上形成该氮化钛层。
6.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，于该介层窗开口中填入该导体层的步骤，包括利用化学气相沉积工艺于该基底上形成一钨金属层；以及施行一化学机械研磨工艺，以去除该介层窗开口以外的该钨金属层。
7.如权利要求1所述的介层窗的制造方法，其特征是，在具有该金属层的该基底上形成该介电层之前，更包括于该基底上形成一阻障层覆盖该金属层。
8.一种介层窗的制造方法，其特征是，该方法包括在具有一金属层的一基底上形成一介电层，覆盖该金属层；利用微影与蚀刻工艺图案化该介电层，直到暴露出该金属层顶部，以形成一介层窗开口；利用溅镀法于该介层窗开口依序形成一薄氮化钛层、一钛金属层与一氮化钛层；以及于该介层窗开口中填入一导体层，以形成一介层窗插塞。
9.如权利要求8所述的介层窗的制造方法，其特征是，该金属层包括铝金属层。
10.如权利要求8所述的介层窗的制造方法，其特征是，该导体层包括钨金属层。
11.如权利要求8所述的介层窗的制造方法，其特征是，利用溅镀法于该介层窗开口依序形成该薄氮化钛层、该钛金属层与该氮化钛层的步骤，包括备制一具氮化表面的钛靶；将该基底置入一溅镀腔体内；进行一溅镀工艺，以于该基底上形成该薄氮化钛层以及该钛金属层；以及通入氮气于该溅镀腔体内，进行该溅镀工艺，以于该钛金属层上形成一氮化钛层。
12.如权利要求8所述的介层窗的制造方法，其特征是，在具有该金属层的该基底上形成该介电层之前，更包括于该基底上形成一阻障层覆盖该金属层。
13.如权利要求8所述的介层窗的制造方法，其特征是，于该介层窗开口中填入该导体层的步骤，包括利用化学气相沉积工艺于该基底上形成一钨金属层；以及施行一化学机械研磨工艺，以去除该介层窗开口以外的该钨金属层。
14.一种介层窗的制造方法，其特征是，该方法包括在具有一金属层的一基底上形成一介电层覆盖该金属层；利用微影与蚀刻工艺图案化该介电层，直到暴露出该金属层顶部，以形成一介层窗开口；施行一离子化金属等离子工艺，以于该介层窗开口表面依序形成一薄氮化钛层与一钛金属层；施行一化学气相沉积工艺，以于该钛金属层上形成一氮化钛层；以及于该介层窗开口中填入一导体层，以形成一介层窗插塞。
15.如权利要求14所述的介层窗的制造方法，其特征是，该金属层包括铝金属层。
16.如权利要求14所述的介层窗的制造方法，其特征是，该导体层包括钨金属层。
17.如权利要求14所述的介层窗的制造方法，其特征是，于该介层窗开口中填入该导体层的步骤，包括利用化学气相沉积工艺于该基底上形成一钨金属层；以及施行一化学机械研磨工艺，以去除该介层窗开口以外的该钨金属层。
18.如权利要求14所述的介层窗的制造方法，其特征是，在具有该金属层的该基底上形成该介电层之前，更包括于该基底上形成一阻障层覆盖该金属层。
全文摘要
一种介层窗的制造方法，先在具有金属层的基底上形成一层介电层覆盖于金属层上。接着，利用微影与蚀刻工艺图案化介电层，直到暴露出金属层顶部，以形成介层窗开口。接着，于介层窗开口表面形成一层薄氮化钛层覆盖金属层，再于介层窗开口表面形成一钛/氮化钛阻障层。然后，于介层窗开口中填入一层导体层，以形成一介层窗插塞。
文档编号H01L21/70GK1477694SQ0214185
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月22日 优先权日2002年8月22日
发明者郑培仁, 李宗晔 申请人:旺宏电子股份有限公司