专利名称：内连线结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体结构及其制作方法，尤其涉及一种内连线结构及其制作方法。
背景技术：
随着科技的日益发展，集成电路的元件尺寸也不断缩小，导致内连线里的间距密度不断增加。而于内连线结构中，中/高介电常数的介电层(如氧化硅介电层)的使用却很容易造成RC延迟。因此在目前技术中，低介电常数材质常被用来取代中/高介电常数材质，以改善上述的缺点。一般低介电常数材质能够有效降低内连线的寄生电容，从而减少RC延迟，或缓和金属线间的干扰，改善操作速度。所以，低介电常数材质非常广泛被用来作为高速IC中的金属间介电层(inter-metal dielectrics，IMD)的材质。
一般低介电常数材质可以通过紫外光照光熟化(UV curing)来增强其物理特性，如模量(modulus)、硬度(hardness)与附着力(adhesion)。但是由于一般金属内连线结构中大多具有一层以上的介电层，而使制作过程中必须进行一次以上的紫外光照光熟化，然而，由于介电层本身为透明而可透光，因此，没有被金属内连线结构所挡住的介电层会让紫外光向下穿透，而使得较低层的介电层常常会受到多次照光熟化，亦即愈下层的介电层接收到紫外光的机会就愈多，导致各介电层间的物理特性有所差异。
图1A为介电材料的模量/硬度增加值与紫外光照光熟化条件的关系图。图1B为介电材料的介电常数(K)增加值与紫外光照光熟化条件的关系图。图1C为介电材料的应力(stress)增加值与紫外光照光熟化条件的关系图。由图中可得知，介电材料的模量/硬度、介电常数与应力均会随着照光熟化次数的增加而提升。因此，若各介电层间所接受的照光熟化次数不一样时，各介电层间之间的物理特性也将完全相异。
发明内容
本发明的目的是提供一种内连线的结构，使其结构中的介电层的物理性质不受照光熟化次数的影响。
本发明的另一目的是提供一种内连线的结构，利用位于每一层介电层上的光吸收层来避免介电层受到重复的紫外光照射。
本发明的再一目的是提供一种内连线结构的制作方法，有助于使内连线结构里各介电层在经过多次紫外光照光熟化后，每一层介电层的物理特性不会产生过大的差异。
本发明提出一种内连线结构，此内连线结构包括一衬底、一第一介电层、一双镶嵌结构、一第一光吸收层、一第二介电层以及一第二光吸收层。衬底具有一导电区。第一介电层配置于衬底上。第一光吸收层配置于衬底与第一介电层之间。双镶嵌结构配置于第一介电层与第一光吸收层中，并且与衬底的导电区电性连接。第二介电层配置于第一介电层上。第二光吸收层配置于第一介电层与第二介电层之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一光吸收层与第二光吸收层的材质包括含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，如氮氧化硅。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一光吸收层与第二光吸收层的厚度例如介于100～1000之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于第一光吸收层与第一介电层之间或配置于第一光吸收层与衬底之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于第二光吸收层与该第二介电层之间或配置于第二光吸收层与第一介电层之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一、第二光吸收层例如为复合层。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一介电层与第二介电层的材质例如为多孔性低介电常数材料。
本发明还提出一种内连线结构，此内连线结构包括一衬底、一第一光吸收层、一第一介电层、一第二光吸收层、一双镶嵌结构与一第二介电层。第一光吸收层配置于衬底上，且第一光吸收层与部分衬底中具有一导电区。第一介电层配置于第一光吸收层上。第二光吸收层配置于第一介电层上。双镶嵌结构配置于第二光吸收层与第一介电层中，且与导电区电性连接。第二介电层配置于第二光吸收层上。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一光吸收层与第二光吸收层的材质例如为含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，如为氮氧化硅。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一、第二光吸收层为复合层。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一光吸收层与第二光吸收层的厚度例如是介于100～1000之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，还可以有一层蚀刻终止层，配置于第一光吸收层与第一介电层之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，还可以有一层蚀刻终止层，配置于第二光吸收层与第二介电层之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构，上述的第一介电层与第二介电层的材质例如为多孔性低介电常数材料。
本发明还提出一种内连线结构的制作方法，首先，提供一衬底，此衬底具有一导电区。然后，于衬底上形成一层第一光吸收层。之后，于第一光吸收层上形成一层第一介电层。接下来，进行第一照光熟化步骤。其后，于第一介电层与第一光吸收层中形成双镶嵌结构，以电性连接导电区。接下来，于第一介电层上形成第二光吸收层。接着，于第二光吸收层上形成第二介电层。之后，进行第二照光熟化步骤。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，上述的第一光吸收层与第二光吸收层的材质例如为含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，如氮氧化硅。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，上述的光吸收层的厚度例如介于100～1000之间。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，还可以于第一光吸收层形成之后以及形成第一介电层前，在第一光吸收层上形成一层蚀刻终止层。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，还可以于第一光吸收层形成前，在衬底上形成一层蚀刻终止层。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，还可以于形成第二光吸收层后以及形成第二介电层前，在第二光吸收层上形成一层蚀刻终止层。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，还可以于形成双镶嵌结构后以及第二光吸收层前，于第一介电层上形成一层蚀刻终止层。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，上述的第一光吸收层与第二光吸收层例如为复合层。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，上述的第一照光熟化步骤与第二照光熟化步骤例如为紫外光照光熟化法。
依照本发明实施例所述的内连线结构的制作方法，上述的第一介电层与第二介电层的材质例如为多孔性低介电常数材料。
本发明因为在内连结构中的各介电层之间形成一层光吸收层，利用光吸收层能有效吸收紫外光线的特性，使得位于较低层的介电层在光照光熟化工艺中，不会受到多次紫外光照光熟化的影响，以避免介电层的物理性质随着照光熟化处理次数的增加而改变，进而导致每一层介电层之间的物理性质有所差异。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1A为介电材料的模量/硬度(modulus/hardness)增加值与紫外光照光熟化条件的关系图；图1B为介电材料的介电常数(K)增加值与紫外光照光熟化条件的关系图；图1C为介电材料的应力增加值与紫外光照光熟化条件的关系图；图2A为依照本发明一实施例所绘示的内连线构造的剖面示意图；图2B为依照本发明另一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图；图2C为依照本发明又一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图；图2D为依照本发明再一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图；图2E为依照本发明再一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图；图3A为依照本发明实施例所绘示的不同光吸收层材质于紫外光下的吸收系数与折射率变化图；
图3B为依照本发明实施例所绘示的不同光吸收层材质于紫外光下的反射率变化图；图4A至图4B为依照本发明实施例所绘示的内连线结构的制作流程剖面图。
主要元件符号说明200、400衬底202、402导电区204、208、404、408介电层206、406双镶嵌结构207、210、407、410光吸收层212、、213、403、412阻障层405、411照光熟化步骤具体实施方式
图2A为依照本发明一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图。请参照图2A，衬底200具有导电区202，衬底200上例如已形成介电层(未绘示)。导电区202例如为导线。介电层204配置于衬底200上，介电层204的材质如为多孔性低介电常数材料，其介电常数K小于4。双镶嵌结构206配置于介电层204中，并且与衬底200的导电区202电性连接，其中双镶嵌结构206的材质例如为金属。光吸收层207配置于衬底200与介电层204之间。介电层208配置于介电层204上，其中介电层208的材质例如为多孔性低介电常数材料，其介电常数K小于4。光吸收层210配置于介电层204与介电层208之间，并覆盖双镶嵌结构206。光吸收层207、210的材质例如为含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，其中较佳者例如为氮氧化硅，而光吸收层207、210的厚度例如介于100～1000之间。
因此，当位于上层的介电层208接受紫外光照光熟化时，光吸收层210、207可以吸收来自上层的紫外光，避免位于下层的介电层204及衬底200上的介电层受到紫外光照光熟化，使其物理特性受到影响，以致于每一层介电层的物理特性产生相当程度的差异。
此外，请参照图2B，在另一实施中，还可在光吸收层210与介电层208之间配置一层蚀刻终止层212，以及在光吸收层207与介电层204之间配置一层蚀刻终止层213。蚀刻终止层212、213例如为氮化层。或者，请参照图2C，在另一实施例中，蚀刻终止层212也可以配置在光吸收层210与介电层204之间，而蚀刻终止层213也可以配置在光吸收层207与衬底200之间。
图2D为依照本发明再一实施例所绘示的内连线结构的剖面示意图。请参照图2D，在此内连线结构中，与图2A的差别在于，导电区202位于光吸收层207与部分衬底200中，且双镶嵌结构206配置于光吸收层210与介电层204中。
同样地，请参照图2E，在另一实施例中，也可以在光吸收层207与介电层204之间配置蚀刻终止层213。此外，蚀刻终止层212也可以配置于光吸收层210与介电层208之间。
值得一提的是，在上述的实施例中，光吸收层207、210也可以是复合层，此复合层是由二层以上对紫外光具有不同吸收度的膜层所组成，以使本发明的内连线结构中的光吸收层207、210能对紫外光具有更佳的吸收效果。
图3A为依照本发明实施例所绘示的不同光吸收层材质于紫外光下的吸收系数与折射率变化图。请参照图3A，分别将5种光吸收层的材质氮化硅(SiN)、紫外光氮化硅(UVSiN)、氮氧化硅(SiON)、掺氮碳化硅(Nitrogen-Doped Carbide，NDC)与掺氧碳化硅(Oxygen-Doped Carbide，ODC)对紫外光进行吸收与折射测试。由图中可以明显得知，氮氧化硅在波长介于300nm～400nm之间，具有最佳的吸收与折射，因此以氮氧化硅为材质的光吸收层可呈现出最佳的效果。
图3B为依照本发明实施例所绘示的不同光吸收层材质于紫外光下的反射率变化图。请参照图3B，同样将5种光吸收层的材质氮化硅、紫外光氮化硅、氮氧化硅、NDC与ODC对紫外光进行反射率的测试。同样由图中可以明显得知，在波长介于300nm～400nm之间，以氮氧化硅为材质的光吸收层可呈现出最佳的效果。
图4A至图4B为依照本发明实施例所绘示的内连线结构的制作流程剖面图。请参照图4A，首先，提供衬底400，衬底400上例如已形成有介电层(未绘示)。衬底400具有导电区402，导电区402例如为导线。然后，于衬底400上依序形成光吸收层407与蚀刻终止层413。光吸收层407的材质例如为含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，其中较佳者例如为氮氧化硅，而光吸收层407的厚度例如介于100～1000之间。蚀刻终止层413例如为氮化层。接着，于蚀刻终止层413上形成介电层404，介电层404的材质例如为多孔性低介电常数材料，其介电常数K小于4。然后，进行照光熟化步骤405，以熟化介电层404。照光熟化步骤405例如为紫外光照光熟化法。
接着，请参照图4B，于介电层404中形成双镶嵌结构406，双镶嵌结构406电性连接导电区402。接下来，于介电层404上形成光吸收层410。光吸收层410的材质例如为含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物，其中较佳者例如为氮氧化硅，而光吸收层410的厚度例如介于100～1000之间。接着，于光吸收层410上依序形成蚀刻终止层412与介电层408。介电层408的材质例如为多孔性低介电常数材料，其介电常数K小于4。蚀刻终止层412例如为氮化层。之后，进行照光熟化步骤411，以照光熟化介电层408。照光熟化步骤411例如为紫外光照光熟化法。
此外，在另一实施例中，蚀刻终止层413可以在光吸收层407形成之前，先形成在衬底400上。另外，蚀刻终止层412也可以在光吸收层410形成之前，形成在介电层404上。
值得注意的是，在上述步骤中，因为介电层404上形成有一层光吸收层410，因此当介电层408进行照光熟化步骤411时，光吸收层410可以吸收来自上层的紫外光，避免介电层404受到紫外光照射而再次进行照光熟化。另外，上述的阻障层412亦可在形成光吸收层410前，先形成在介电层404上，再于阻障层412上依序形成光吸收层410与介电层408。此外，光吸收层410也可以是由二层以上对紫外光具有不同吸收度的膜层所组成，以使光吸收层410能对紫外光具有更佳的吸收效果。
综上所述，在本发明的内连线结构里各介电层之间形成有一层光吸收层，此光吸收层可以吸收来自上层的紫外光，因此可以避免位于较低层的介电层在进行多次照光熟化处理后，产生紫外光照光熟化效果累积现象，而影响各介电层的物理特性，导致各介电层的物理特性具有过大的差异。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种内连线结构，包括一衬底，该衬底具有一导电区；一第一介电层，配置于该衬底上；一第一光吸收层，配置于该衬底与该第一介电层之间；一双镶嵌结构，配置于该第一介电层与该第一光吸收层中，且该双镶嵌结构与该导电区电性连接；一第二介电层，配置于该第一介电层上；以及一第二光吸收层，配置于该第一介电层与该第二介电层之间。
2.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物。
3.如权利要求2所述的内连线结构，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括氮氧化硅。
4.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第一光吸收层的厚度介于100～1000之间。
5.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第二光吸收层的厚度介于100～1000之间。
6.如权利要求1所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第一光吸收层与该第一介电层之间。
7.如权利要求1所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第一光吸收层与该衬底之间。
8.如权利要求1所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第二光吸收层与该第二介电层之间。
9.如权利要求1所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第二光吸收层与该第一介电层之间。
10.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第一光吸收层为一复合层。
11.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第二光吸收层为一复合层。
12.如权利要求1所述的内连线结构，其中该第一介电层与该第二介电层的材质包括多孔性低介电常数材料。
13.一种内连线结构，包括一衬底；一第一光吸收层，配置于该衬底上，且该第一光吸收层与部分该衬底中具有一导电区；一第一介电层，配置于该第一光吸收层上；一第二光吸收层，配置于该第一介电层上；一双镶嵌结构，配置于该第二光吸收层与该第一介电层中，且该双镶嵌结构与该导电区电性连接；以及一第二介电层，配置于该第二光吸收层上。
14.如权利要求13所述的内连线结构，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物。
15.如权利要求14所述的内连线结构，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括氮氧化硅。
16.如权利要求13所述的内连线结构，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的厚度介于100～1000之间。
17.如权利要求13所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第一光吸收层与该第一介电层之间。
18.如权利要求13所述的内连线结构，还包括一蚀刻终止层，配置于该第二光吸收层与该第二介电层之间。
19.如权利要求13所述的内连线结构，其中该第一光吸收层为一复合层。
20.如权利要求13所述的内连线结构，其中该第二光吸收层为一复合层。
21.如权利要求13所述的内连线结构，其中该第一介电层与该第二介电层的材质包括多孔性低介电常数材料。
22.一种内连线结构的制作方法，包括提供一衬底，该衬底具有一导电区；于该衬底上形成一第一光吸收层；于该第一光吸收层上形成一第一介电层；进行一第一照光熟化步骤；于该第一介电层与该第一光吸收层中形成一双镶嵌结构，以电性连接该导电区；于该第一介电层上形成一第二光吸收层；于该第二光吸收层上形成一第二介电层；以及进行一第二照光熟化步骤。
23.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括含氮化合物、含碳化合物或含氧化合物。
24.如权利要求23所述的内连线结构的制作方法，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的材质包括氮氧化硅。
25.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第一光吸收层与该第二光吸收层的厚度介于100～1000之间。
26.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，还包括于形成该第一光吸收层后以及形成该第一介电层前，于该第一光吸收层上形成一蚀刻终止层。
27.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，还包括于形成该第一光吸收层前，于该衬底上形成一蚀刻终止层。
28.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，还包括于形成该第二光吸收层后以及形成该第二介电层前，于该第二光吸收层上形成一蚀刻终止层。
29.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，还包括于形成该双镶嵌结构后以及形成该第二光吸收层前，于该第一介电层上形成一蚀刻终止层。
30.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第一光吸收层为一复合层。
31.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第二光吸收层为一复合层。
32.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第一照光熟化步骤与该第二照光熟化步骤包括紫外光照光熟化法。
33.如权利要求22所述的内连线结构的制作方法，其中该第一介电层与该第二介电层的材质包括多孔性低介电常数材料。
全文摘要
一种内连线结构，此内连线结构包括一衬底、一第一介电层、一双镶嵌结构、一第一光吸收层、一第二介电层以及一第二光吸收层。第一介电层配置于衬底上。第一光吸收层配置于衬底与第一介电层之间。双镶嵌结构配置于第一介电层与第一光吸收层中，并且与衬底的一导电区电性连接。第二介电层配置于第一介电层上。第二光吸收层配置于第一介电层与第二介电层之间。
文档编号H01L21/768GK1956185SQ20051011849
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者许丰裕, 刘志建, 黄俊杰, 陈哲明 申请人:联华电子股份有限公司