專利名稱：形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法
技術領域：
本發明與一種形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法有關，特別是一種形成黏性強化層于銅層與碳化矽層(或碳氣化矽層)間的方法。
又，在半導體制程中，常常于銅層之上形成蝕刻停止層，以便于后續蝕刻制程的進行。上述蝕刻停止層的材質包含氮化矽(k值約等于8)、碳化矽(k值約等于4.5)或碳氧化矽等，其中蝕刻停止層的材質若舍氮化矽而取碳化矽，通常系為了達成更低的電阻-電容遲滯效應的需求而考量。
然而由于材質為碳化矽或碳氧化矽的蝕刻停止層與銅層表面間的黏著性不佳。故常導致蝕刻停止層與銅層表面間的介面發生剝移(peeling)或剝落(delamination)現象。因此，如何解決上述沉積材質為碳化矽或碳氧化矽的蝕刻停止層于銅層上時，蝕刻停止層與銅層表面間的黏著性不佳所導致的介面剝落或剝落現象，遂成為業界急需努力的目標。
本發明提出一種形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其至少包含下列步驟形成一黏性強化層于銅層之上，其中此銅層位于一半導體基底上，而此黏性強化層的形成方法包合以選自氮氣、氧氣、氮氣與烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應氣體，利用電漿增強式化學汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強化層之上。
其中上述黏性強化層的厚度約為10-1000埃。而蝕刻停上層的材質包含碳化矽、碳氣化矽、碳氮氣化矽或碳氮化矽。又，上述反應氣體若為氮氣，則該氮氣流動率約為500-5000sccm。而上述反應氣體若為氧氣，則氧氣的流動率約為50-1000sccm。而上述反應氣體若為氮氣與烷基矽烷的混合氣體，則氮氣與該烷基矽烷的流動率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反應氣體若為烷基矽院，則烷基矽烷的流動率約為50-2000sccm。
此外，上述方法在形成黏性強化層的銅層之上前，更包括對此銅層施予化學機械研磨。又，上述方法在形成黏性強化層于銅層之上前，更包括對此銅層施予預潔凈處理，其中此預潔凈處理包含以氮氣及氨氣為反應氣體，施行電漿增強式化學汽相沉積法而得。又，上述方法在對銅層施予預潔凈處理前，更包括對此銅層施予預加熱處理。
按本發明之方法，可避免傳統方法在沉積蝕刻停止層于銅層上時蝕刻停止層與銅層表面間因黏著性不佳所導致的介面剝落或剝落的情況。
圖號部分半導體基底-10；銅層-12；黏性強化層-14蝕刻停止層-16
其中黏性強化層14的較佳厚度約為10-1000埃。而上述利用電漿增強式化學汽相沉積法來沉積黏性強化層14所使用的反應氣體若為烷基矽烷與氮氣的混合氣體，則可使蝕刻停止層16與銅層12表面間的黏著性達到最佳。而蝕刻停止層16的材質包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。又，上述反應氣體若為氮氣，則氮氣流動率約為500-5000sccm。而上述反應氣體若為氧氣，則氧氣的流動率約為50-1000sccm。而上述反應氣體若為氮氣與烷基矽烷的混合氣體，則該氮氣與該烷基矽烷的流動率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反應氣體若為烷基矽院，則該烷基矽烷的流動率約為50-2000sccm。
此外，若上述蝕刻停止層16的材質為碳化矽，則其形成方法為選自含Si(CH3)4(業界稱之為4MS)、Si(CH3)3(業界稱之為3MS)、Si2(CH3)2(業界稱之為2MS)及Si3(CH3)(業界稱之為MS)族群的一的環境中。進行電漿增強式化學汽相沉積法而得。又，上述黏性強化層14在形成于銅層12之上前，可對銅層12施予化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)，以利于后續黏性強化層14的沉積。
又，上述方法在形成黏性強化層14于銅層12之上前，更包括對此銅層12施予預潔凈處理，其中此預潔凈處理包含以氮氣及氨氣為反應氣體，施行電漿增強式化學汽相沉積法而得。又，上述方法在對銅層12施予預潔凈處理前更包括對此銅層12施予預加熱處理。
在經過上述形成黏性強化層14于銅層12與蝕刻停止層16間的制程后，銅層12與蝕刻停止層16間的黏著性可透過黏性強化層14而強化，至于黏著性的強化上要系透過銅層12、黏性強化層14與蝕刻停止層16三種材質間的良好原子鍵結性而達成。如圖2所示，其顯示出銅層12、黏性強化層14與蝕刻停止層16三種材質間的原子鍵結情況。由圖2中可看出，藉由沉積黏性強化層14于銅層12與蝕刻停止層16之間，使得黏性強化層14中的矽原子將蝕刻停止層16中的矽原子健結住，而黏性強化層14中的氮原子則將銅層12中的銅原子鍵結住，如此一來，銅層12與蝕刻停止層16間的黏著性將因此而強化。
是以，透過形成黏性強化層14于銅層12與蝕刻停止層16間，銅層12與蝕刻停止層16間的附著性將得以強化，二者間的介面并沒有剝落(delamination)現象產生，所以不會影響到后續制程的進行。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用以限定本發明的申請專利范圍；凡其它末脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾者，均應視為本發明的保護范疇。本發明的專利保護范應更當視權利要求范圍及其等同領域而定。
權利要求
1.一種形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，該方法至少包括下列步驟形成一黏性強化層于一銅層之上，其中該銅層位于一半導體基底上，而該黏性強化層的形成方法包含以選自氮氣、氧氣、氮氣與烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應氣體，利用電漿增強式化學汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強化層之上。
2.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述蝕刻停止層的材質包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氧化矽。
3.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應氣體若為氮氣，則該氮氣流動率約為500-5000sccm。
4.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應氣體若為氧氣，則該氧氣的流動率約為50-1000sccm。
5.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應氣體若為氮氣與烷基矽烷的混合氣體，則該氮氣與該烷基矽烷的流動率分別約為200-5000sccm、50-5000sccm。
6.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述反應氣體若為烷基矽院，則該烷基矽烷的流動率約為50-2000sccm。
7.如權利要求1所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述方法在形成該黏性強化層于該銅層之上前，更包括對該銅層施予預潔凈處理。
8.如權利要求7所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述預潔凈處理包含以氮氣及氨氣為反應氣體，施行電漿增強式化學汽相沉積法而得。
9.一種形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，該方法至少包括下列步驟預加熱一銅層，其中該銅層位于一半導體基底上預潔凈該銅層，其中該預潔凈處理包含以氮氣及氨氣為反應氣體，施行電漿增強式化學汽相沉積法而得；形成一黏性強化層于該銅層之上，其中該黏性強化層的形成方法包含以選自氮氣、氧氣、氮氣與烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷的反應氣體，利用電漿增強式化學汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于該黏性強化層之上。
10.如權利要求9所述的形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其特征在于上述蝕刻停止層的材質包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。
全文摘要
一種形成黏性強化層于銅層與蝕刻停止層間的方法，其至少包含下列步驟形成一黏性強化層于銅層之上，其中此銅層位于一半導體基底上，而此黏性強化層的形成方法包會以氮氣、氧氣、氮氣與烷基矽烷的混合氣體、或烷基矽烷為反應氣體，利用電漿增強式化學汽相沉積法沉積而得；形成一蝕刻停止層于此黏性強化層之上。
文檔編號H01L21/768GK1450625SQ0210628
公開日2003年10月22日 申請日期2002年4月8日 優先權日2002年4月8日
發明者陳筆聰, 李連忠, 章勛明, 古淑娥, 包天一, 黎麗萍 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司