于低介电材料层中形成导电结构的方法技术

一种于低介电材料层中形成导电结构的方法，此方法首先在一基底上形成一第一介电层。接着，在第一介电层上形成一低介电材料层，并且在低介电材料层上形成一第二介电层，其中第一介电层、低介电材料层以及第二介电层以一原位（Ｉｎ－Ｓｉｔｕ）沉积的方式所形成。之后，进行一微影蚀刻制作工艺，以在第二介电层、低介电材料层以及第一介电层中形成一开口，暴露出基底。继之，在开口中填入一导电层，以形成一导电结构。（*该技术在2022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半导体器件的方法，且特别是有关于一种。
技术介绍
在半导体的制造过程中，导电结构之间通常是以介电材料作为隔离导电结构的绝缘体。其中，导电结构例如是内联机(Interconnect)、栅极或是介层插塞(Plug)。随着半导体器件线宽不断的缩小，相邻的结构之间的间距也随之缩小。因此利用具有低介电常数的介电材料以作为介电层的材料，可以通过减少寄生电容以及降低RC延迟。而一般常用的低介电材料层例如有含氢的硅酸盐(HydrogenSilsesquioxane，HSQ)、含甲基的硅酸盐(Methyl Silsequioxane，MSQ)以及有机介电材料例如对二甲苯聚合物(Parylene)等等。而公知于介电层中形成导电结构的方法，先在硅基底上沉积一层介电层之后，再利用一微影蚀刻制作工艺，以在介电层中形成一开口，之后再于开口中填入一导电材料即完成导电结构的制作。特别是，目前低介电常数的有机介电材料，例如是对二甲苯聚合物(Parylene)，经常被用来作为介电层的材料。然而，将低介电常数的有机介电材料沉积在硅基底上以作为一介电层时却存在有一问题，就是低介电常数的有机介电材料与硅基底之间的黏着力(Adhesion)不够好。在公知方法中，已有研究是利用于硅基底与有机介电材料之间形成一黏着层以改善两者的黏着力。然而，由于公知沉积低介电常数的有机介电材料的方法大都是利用一低压化学气相沉积法(LPCVD)或是一常压化学气相沉积法(APCVD)。而在LPCVD机台或APCVD机台中并无法进行有机介电层与无机介电层的原位(In-Situ)沉积制作工艺。因此，在公知方法中为了形成此黏着层将会使得制作工艺复杂化。
技术实现思路
本专利技术的目的就是在提供一种，以改善公知方法中会有低介电常数的有机介电材料与硅基底之间的黏着力较差的问题。本专利技术的另一目的是提供一种，以改善公知方法会有制作工艺较为复杂的缺点。本专利技术提出一种，此方法首先在一基底上形成一第一介电层。接着，在第一介电层上形成一低介电材料层，并且在低介电材料层上形成一第二介电层，其中第一介电层、低介电材料层以及第二介电层以一原位(In-Situ)沉积的方式所形成。在本专利技术中，第一介电层与第二介电层的材质分别为一无机材质，且第二介电层的厚度大于第一介电层的厚度。其中，第一介电层用来作为一黏着层之用，而第二介电层用来作为一罩幕层之用，而低介电材料层的材质为一有机材质。此外，本专利技术更包括在有机材质的低介电材料层中掺杂一无机材料，通过以增进有机材质的低介电材料层与无机材质的第一介电层/第二介电层之间的黏着力。在本专利技术中，形成第一介电层、低介电材料层以及第二介电层的方法利用一等离子体增益型化学气相沉积法，而此等离子体增益型化学气相沉积设备具有一输入管件以通入无机反应气体，以及另一输入管件以通入有机反应气体，以使无机材质层与有机材质层可以以原位沉积的方式形成，甚至可以在沉积有机材质层时掺杂无机材料。在形成第一介电层、低介电材料层以及第二介电层之后，在第二介电层上形成一光阻层，并且以此光阻层为一罩幕进行一第一蚀刻制作工艺，以图案化第二介电层，而形成一第一开口。接着，以光阻层与第二介电层为一罩幕进行一第二蚀刻制作工艺，以图案化低介电材料层，而形成一第二开口。续之，以第二介电层为一罩幕进行一第三蚀刻制作工艺，以图案化第一介电层，而形成一第三开口，并暴露出基底。之后，再于在第三开口填入一导电层，以形成一导电结构。由于本专利技术在低介电材料层(有机材质)与基底之间形成有一介电层(无机材质)，因此可以改善两者之间的黏着力。由于本专利技术的有机材质的低介电材料层以及无机材质的第一介电层/第二介电层可以以原位沉积的方式形成，因此较公知的方法较为简化。附图说明图1是依照本专利技术一较佳实施例的形成低介电材料层的设备示意图； 图2A至图2E是依照本专利技术一较佳实施例的于低介电材料层中形成导电结构的流程剖面示意图。标示说明102、104反应室106载气108原料 110无机反应气体112冷却井 114、120泵116线圈 118电极126晶圆 128磁场供应器130冷却器 132、134射频电源供应器142、144网络匹配器136加热器200基底 202第一介电层204低介电材料层 206第二介电层208光阻层 210、212、214开口216导电层具体实施方式图1所示，其绘示为依照本专利技术一较佳实施例的形成低介电材料层的设备示意图；图2A至图2E所示，其绘示为依照本专利技术一较佳实施例的于低介电材料层中形成导电结构的流程剖面示意图。请先参照图2A，首先在一基底200上形成一第一介电层202，其中第一介电层202为一无机材质层，其用来改善基底200与后续所形成的有机材质层之间的黏着力。在本实施例中，第一介电层202的材质例如是氧化硅或氮化硅，且其厚度例如是500埃至1500埃。接着，在第一介电层202上形成一低介电材料层204，其中低介电材料层204为一有机材质层，且有机材质的低介电材料层204中更包括掺杂有一无机材料，通过以提高有机材质的低介电材料层204与第一介电层202之间的黏着力，并提高有机材质的低介电材料层204与后续形成在低介电材料层204上的一无机材质层之间的黏着力。在本实施例中，低介电材料层204的材质例如是低介电常数的高分子聚合物，且其厚度例如是6000埃至40000埃。之后，在低介电材料层204上形成一第二介电层206，其中第二介电层206为一无机材质层，且第二介电层206的厚度较第一介电层202的厚度厚，其后续用来作为一罩幕层之用。在本实施例中，第二介电层206的材质例如是氧化硅或氮化硅，且其厚度例如是2500埃至3500埃。在本专利技术中，第一介电层202、低介电材料层204以及第二介电层206以一原位沉积的方式所形成，且其形成的方法例如是一等离子体增益型化学气相沉积法(PECVD)，而此等离子体增益型化学气相沉积的设备如图1所示。请参照图1，形成低介电材料层204的原料108放置在反应室102中。在本实施例中原料108例如是双-对二甲苯(di-para-xylylene)或是双-苯环丁烷(bis-benzoeyclobuten，BCB)等其它低介电常数的有机原料。在本实施例中将以双-对二甲苯所形成的低介电材料层204为例以详细说明之，但并非用以限定本专利技术。接着，待双-对二甲苯108被加热(约摄氏150度)而挥发成气态之后，透过载气106的带动便可以将双-对二甲苯的气体传送至反应室104中。反应室104的温度为摄氏650度左右，当双-对二甲苯的气体在摄氏650度的温度下，便会由双体形式分解成单体(Monomer)形式，而形成对二甲苯(para-xylylene)。之后，对二甲苯单体便可以通过一输入管件而通入等离子体反应室100中，以进行沉积反应。在此设备中，连接各反应室的管件上安装有许多阀门，以控制气体的通入与否。另外，在反应室104与等离子体反应室100之间的管件上还连接有另一管路，此管路用来将无用的废气导至冷却井112中，其中冷却井112连接有一泵114，用以将废气抽至冷却井112中。由于对二甲苯气体一旦降至室温温度以下时，便会转变成高分子(Polymer)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于：包括：　　　　在一基底上形成一第一介电层；　　　　在该第一介电层上形成一低介电材料层；　　　　在该低介电材料层上形成一第二介电层，其中该第一介电层、该低介电材料层以及该第二介电层以一原位（Ｉｎ－Ｓｉｔｕ）沉积制作工艺所形成；　　　　进行一微影蚀刻制作工艺，以在该第二介电层、该低介电材料层以及该第一介电层中形成一开口，暴露出该基底；　　　　在该开口中填入一导电层，以形成一导电结构。

【技术特征摘要】
1.一种于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于包括在一基底上形成一第一介电层；在该第一介电层上形成一低介电材料层；在该低介电材料层上形成一第二介电层，其中该第一介电层、该低介电材料层以及该第二介电层以一原位(In-Situ)沉积制作工艺所形成；进行一微影蚀刻制作工艺，以在该第二介电层、该低介电材料层以及该第一介电层中形成一开口，暴露出该基底；在该开口中填入一导电层，以形成一导电结构。2.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于形成该第一介电层、该低介电材料层以及该第二介电层的设备利用一等离子体增益型化学气相沉积机台所形成，该机台运作的步骤包括将一第一无机反应气体通入一等离子体反应室中，以形成该第一介电层；将一有机反应气体通入该等离子体反应室中，以形成该低介电材料层；将一第二无机反应气体通入该等离子体反应室中，以形成该第二介电层。3.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该第一介电层的材质包括氮化硅或氧化硅。4.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该第二介电层的材质包括氮化层或氧化硅。5.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该低介电材料层的材质为一有机材质。6.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于在形成该低介电材料层时，还包括掺杂一无机材料于该低介电材料层中。7.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该第二介电层的厚度大于该第一介电层的厚度。8.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该第一介电层的厚度为500埃至1500埃。9.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该低介电材料层的厚度为6000埃至40000埃。10.如权利要求1所述的于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于该第二介电层的厚度为2500埃至3500埃。11.一种于低介电材料层中形成导电结构的方法，其特征在于包括在一基底上形成一第一介电层；在该第一介电层上形成一低介电材料层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文正，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]