改善阻障层的覆盖均匀性的方法及具有该阻障层的内连线技术

一种改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于包括下列步骤：　　　　提供一介电层，该介电层形成于一半导体基底表面上，其中该介电层内具有一沟槽；　　　　于该双镶嵌沟槽及该介电层表面上形成一阻障层；及　　　　对该阻障层进行再溅击步骤以均匀该阻障层的厚度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种形成阻障层的方法，特别是有关于一种使阻障层的厚度均匀形成的方法。
技术介绍
随集成电路的集成度增加，使得晶片表面无法提供足够的面积来制作所需的内连线，为了配合MOS元件尺寸缩小后所增加的内连线需求，两层以上的金属层设计，便逐渐的成为许多集成电路所必须采用的方式，特别是一些功能较复杂的产品，如微处理器，甚至需要四至五层的金属层，才得以完成微处理器内的各个元件间的连接。一般而言，多重金属内连线的制作，是在MOS的主体完成后才开始的，因此这个制程，可被视为一个独立的半导体制程。为了不让第一层金属内连线与第二层金属内连线直接接触而发生短路，金属内连线间必须以绝缘层也就是内金属介电层(IMD)加以隔离。习知连接上、下两层金属内连线的方式主要是利用插塞，例如钨插塞、铝插塞等；且目前的内连线的制程中，已发展出一种镶嵌式(damascene)内连线结构，是在基板的介电层上，先行制作出具有介层洞(via hole)与内连线图案的沟槽，然后再以一导电层填满介层洞和内连线图案沟槽，同时制作出接触插塞(plug)与内连线结构，达到简化制程步骤的效果。以下进一步说明习知的形成双镶嵌结构的方法。请参考图1a至1f，图1a至1f是显示习知的形成双镶嵌结构及阻障层的流程示意图。请参考图1a，首先，提供一半导体基底101，半导体基底101上形成有一金属层102。接下来，于形成有金属层102的半导体基底101上依序形成一第一介电层103、一停止层104、一第二介电层105及一具有开口106a的图案化罩幕层106，开口106a会露出形成于金属层102上方的第二介电层105的表面。其中，金属层102例如是铜金属层；第一介电层103例如是氧化硅层；停止层104例如是氮化硅层；第二介电层105例如是氧化硅层。请参考图1b，接着，以具有开口106a的图案化罩幕层106为罩幕，依序对第二介电层105、停止层104及第一介电层103进行非等向性蚀刻步骤以形成一作为介层窗(via)用的孔洞107，孔洞107会露出金属层102的表面；然后，将图案化罩幕层106去除。其中，非等向性蚀刻步骤例如是反应性离子蚀刻法(reactive ion etching，RIE)或电浆蚀刻(plasma etching)等。请参考图1c，于第二介电层105上再形成一图案化罩幕层108，图案化罩幕层108具有一开口108a，开口108a形成于金属层102上方位置的第二介电层105上并会露出第二介电层105的表面，而且开口108a的宽度大于先前步骤所使用的图案化罩幕层106的开口106a的宽度。接着，以图案化罩幕层108为罩幕对第二介电层105进行非等向性蚀刻步骤，直至露出停止层104的表面为止，以在第二介电层105上形成沟槽(trench)109，如图1d所示；同时，孔洞107与沟槽109共同形成双镶嵌(dualdamascene)结构110。其中，非等向性蚀刻步骤例如是反应性离子蚀刻法(reactive ion etching，RIE)或电浆蚀刻(plasma etching)等。因为形成第二介电层105的氧化硅层与形成停止层104的氮化硅层两者的蚀刻速率有差异，因此当开口108a所露出的第二介电层105被蚀刻完毕而开始蚀刻停止层104时，即会被发现第二介电层105已被蚀刻完毕而停止蚀刻步骤。请参考图1e，然后，以溅镀法对半导体基底101进行沉积，以在双镶嵌沟槽110及第二介电层105露出的表面上顺应性形成一阻障层111，阻障层111的材质例如是钛(Ti)层、氮化钛(TiN)层、钽(Ta)层、氮化钽(TaN)层或上述材料的复合层例如钛/氮化钛(Ti/TiN)层及钽/氮化钽(Ta/TaN)层等，厚度约为200至1000。其中，沉积的方法例如是物理气相沉积(physical vapordeposition，PVD)。然而，作为阻障层111的薄膜以溅镀法进行沉积来形成时，常会在孔洞107的顶角(top corner)及沟槽109的顶角部位产生突悬(overhang)的现象，同时，因为阶梯覆盖能力不佳的缘故，阻障层111的厚度亦会发生在孔洞107的底部沉积太厚而侧壁(sidewall)沉积太薄的情况。如果孔洞107底部的阻障层111太厚，则后续在双镶嵌沟槽110填入金属层以作为导电插塞112时，将导致导电插塞112与金属层102无法有效连接，产生介电层上方及下方的金属层导电不良的问题；同时，如果孔洞107侧壁的阻障层111太薄的话，则会使由金属层构成的导电插塞112的金属扩散至介电层103当中，如图1f所示。
技术实现思路
本专利技术提供一种使阻障层的厚度均匀的形成的方法，在双镶嵌沟槽沉积阻障层后，进行再溅击步骤以使阻障层之厚度均匀的形成的可调变方法，可调整双镶嵌沟槽之孔洞底部及侧壁之厚度，并有效避免双镶嵌沟槽顶角之阻障层厚度过度突出的问题。一种改善阻障层的覆盖均匀性的方法，包括下列步骤提供一介电层，该介电层形成于一半导体基底表面上，其中该介电层内具有一沟槽；于该双镶嵌沟槽及该介电层表面上形成一阻障层；及对该阻障层进行再溅击步骤以均匀该阻障层的厚度。所述的介电层为氧化硅层。所述的介电层为低介电常数材料层。所述的形成该阻障层的方法为物理气相沉积法。一种改善阻障层的覆盖均匀性的方法，包括下列步骤提供一半导体基底，该半导体基底具有一金属层；于该半导体基底上依序形成一第一介电层、一停止层、一第二介电层及具有一第一开口的一第一图案化罩幕层，该第一开口会露出该第二介电层的表面；以该第一图案化罩幕层为罩幕，依序蚀刻该第二介电层、该停止层及该第一介电层以形成一孔洞，且该孔洞露出该金属层的表面；于该第二介电层上形具有一第二开口的一第二图案化罩幕层，且该第二开口露出该第二介电层表面，该第二开口的宽度大于该第一开口的宽度；以该第二图案化罩幕层为罩幕，蚀刻该第二介电层以形成一沟槽，且该沟槽露出该停止层的表面，该沟槽及该孔洞共同形成一双镶嵌沟槽；于该双镶嵌沟槽及该第二介电层表面上进行物理气相沉积以形成一阻障层；及对该阻障层进行再溅击步骤以均匀该阻障层的厚度。所述的金属层为铜金属层。所述的第一介电层为氧化硅层。所述的第一介电层为低介电常数材料层。所述的停止层为氮化硅层。所述的第二介电层为氧化硅层。所述的第二介电层为低介电常数材料层。所述的物理气相沉积法为以溅镀法进行。所述的阻障层为钛层、氮化钛层、钽层及氮化钽层或上述材料的复合层其中之一。所述的再溅击步骤的反应气体为钝气气体。所述的钝气气体为氩气。所述的再溅击步骤在0.01至100mTorr的压力，摄氏-40度至200度的温度的条件下进行。所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其中进行该再溅击步骤的时间越长，该双镶嵌沟槽底部阻障层的厚度越薄，该双镶嵌沟槽侧壁的阻障层厚度因此增加。所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其中还包括去除该第一图案化罩幕层及该第二图案化罩幕层的步骤。一种内连线，包括一半导体基底；一介电层，形成于该半导体基底上，其中该介电层具有一沟槽，且该沟槽露出于该半导体基底表面；及一阻障层，形成于该沟槽的侧壁及底部，其中该阻障层具有一大体均匀的厚度，且该均匀的厚度是藉由一再溅击制程形成。所述的沟槽为接触窗。一种内连线，包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于包括下列步骤提供一介电层，该介电层形成于一半导体基底表面上，其中该介电层内具有一沟槽；于该双镶嵌沟槽及该介电层表面上形成一阻障层；及对该阻障层进行再溅击步骤以均匀该阻障层的厚度。2.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该介电层为氧化硅层。3.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该介电层为低介电常数材料层。4.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于形成该阻障层的方法为物理气相沉积法。5.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该阻障层为钛层、氮化钛层、钽层及氮化钽层或上述材料的复合层其中之一。6.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该再溅击步骤的反应气体为钝气气体。7.如权利要求6所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该钝气气体为氩气。8.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该再溅击步骤在0.01至100mTorr的压力，摄氏-40度至200度的温度的条件下进行。9.如权利要求1所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于进行该再溅击步骤的时间越长，该双镶嵌沟槽底部阻障层的厚度越薄，该双镶嵌沟槽侧壁的阻障层厚度因此增加。10.一种改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于包括下列步骤提供一半导体基底，该半导体基底具有一金属层；于该半导体基底上依序形成一第一介电层、一停止层、一第二介电层及具有一第一开口的一第一图案化罩幕层，该第一开口会露出该第二介电层的表面；以该第一图案化罩幕层为罩幕，依序蚀刻该第二介电层、该停止层及该第一介电层以形成一孔洞，且该孔洞露出该金属层的表面；于该第二介电层上形具有一第二开口的一第二图案化罩幕层，且该第二开口露出该第二介电层表面，该第二开口的宽度大于该第一开口的宽度；以该第二图案化罩幕层为罩幕，蚀刻该第二介电层以形成一沟槽，且该沟槽露出该停止层的表面，该沟槽及该孔洞共同形成一双镶嵌沟槽；于该双镶嵌沟槽及该第二介电层表面上进行物理气相沉积以形成一阻障层；及对该阻障层进行再溅击步骤以均匀该阻障层的厚度。11.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该金属层为铜金属层。12.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该第一介电层为氧化硅层。13.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该第一介电层为低介电常数材料层。14.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该停止层为氮化硅层。15.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该第二介电层为氧化硅层。16.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该第二介电层为低介电常数材料层。17.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于进行该物理气相沉积法为以溅镀法进行。18.如权利要求10所述的改善阻障层的覆盖均匀性的方法，其特征在于该阻障层为钛层、氮化钛层、钽层及氮化钽层或上述材料的复合层其中之一。19.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震麟，谢静华，眭晓林，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：