專利名稱：防止金屬擠出的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種防止金屬擠出的方法，特別是有關(guān)一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法。
(2)背景技術(shù)在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，金屬接觸窗(metal contact)扮演了一個相當(dāng)重要的角色。金屬接觸窗可以藉由金屬層來連接半導(dǎo)體裝置。就習(xí)知該項技術(shù)的人員的觀點而言，金屬接觸窗至少可藉由下列的方式來形成。第一種是″穿過ARC″(through ARC)的方式。上述″穿過ARC″的方式是表示藉由穿過抗反射涂布層(anti-reflectingcoating；ARC)的方式來形成金屬介層(metal via)于金屬層上。如圖1所示，一抗反射涂布層110位于一第一金屬層100上。一介電層(dielectric layer)120覆蓋于第一金屬層100與抗反射涂布層110上。在進(jìn)行一蝕刻制程之后，形成一穿過介電層120與抗反射涂布層110的介層洞130，并暴露出部分的第一金屬層100。接著，形成一黏著層(glue layer)140于介層洞130中，并在介層洞130中填入一第二金屬層150。
圖2是另一種常用來形成金屬接觸窗于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的方法，″終止于ARC上″(stop on ARC)。相較于上文中所述的方法，在圖2的方法中，用來形成介層洞130的蝕刻制程將會停止于抗反射涂布層110上，且上述蝕刻制程所形成的介層洞130將不會暴露出第一金屬層100。
然而，在上述的兩種方法中均存在著相當(dāng)多的問題。在″穿過ARC″的方法中，在形成上述黏著層與第二金屬層的過程中，第一金屬層100將會因為熱效應(yīng)(thermal effect)而擠出，并發(fā)生許多不必要的反應(yīng)。在以鋁(aluminum)為第一金屬層100且鎢(tungsten)為第二金屬層150的范例中，第一金屬層100將會被擠出黏著層140之外。另外，當(dāng)以WF4來進(jìn)行化學(xué)氣相沉積制程(chemical vapordeposition；CVD)以形成第二金屬層150的時候，在被擠出的鋁與WF4之間將會發(fā)生如下列第一式的副反應(yīng)(side-reaction)，而上述副反應(yīng)中的產(chǎn)物160將會提升上述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗值(resistance)。
…(第一式)另一方面，在上述的″終止于ARC上″的方法中，上述第一式的副反應(yīng)將不會發(fā)生。但是，使用″終止于ARC上″的方法來形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的平均阻抗值卻會高于使用″穿過ARC″的方法來形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的平均阻抗值。一般而言，″穿過ARC″的方法的使用會比使用″終止于ARC上″的方法更廣泛。因此，如何發(fā)展出一種在使用″穿過ARC″的方法時不會造成金屬擠出的方法實是一項重要的研究課題。
(3)發(fā)明內(nèi)容鑒于上述的發(fā)明背景中，現(xiàn)有技術(shù)在形成金屬接觸窗方面所產(chǎn)生的諸多缺點，本發(fā)明的目的是提供一種防止在形成金屬接觸窗的過程中發(fā)生金屬擠出的方法，以藉由防止金屬擠出來有效的防止半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗值上升的現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明一方面提供一種防止金屬擠出的方法，包含以下步驟提供一第一金屬層；形成一介電層于該第一金屬層上；蝕刻該介電層以形成一介層洞于該第一金屬層上；進(jìn)行一加熱制程；及沉積一共形的黏著層于該介層洞中。
根據(jù)本發(fā)明另一方面提供一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，包含以下步驟提供一第一金屬層，該第一金屬層具有一抗反射涂布層位于該第一金屬層之上；形成一介電層于該抗反射涂布層之上；蝕刻該介電層與該抗反射涂布層以形成一介層洞，其中該介層洞暴露出部分的該第一金屬層；進(jìn)行一加熱制程；形成一共形的黏著層于該介層洞內(nèi)；及以一第二金屬層填滿該介層洞。
根據(jù)本發(fā)明又一方面提供一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，包含以下步驟提供一鋁金屬層于一底材上；形成一抗反射涂布層于該鋁金屬層上；形成一介電層于該底材與該抗反射涂布層上；蝕刻該介電層與該抗反射涂布層以形成一介層洞，其中該介層洞暴露出部分的該鋁金屬層；進(jìn)行一加熱制程；沉積一共形的黏著層于該介層洞之中；及以一鎢金屬層填滿該介層洞。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，藉由在形成黏著層之前先進(jìn)行一加熱的制程，可以有效的杜絕在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計可以提供一種藉由防止在形成金屬接觸窗的過程中發(fā)生金屬擠出，來有效的防止半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗值提高的方法。
(4)
圖1是一現(xiàn)有技術(shù)中使用″穿過ARC″的方法來形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是一現(xiàn)有技術(shù)中使用″終止于ARC上″的方法來形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是一根據(jù)本發(fā)明的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法的流程圖；及圖4A至圖4C是根據(jù)本發(fā)明的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法的示意圖。
(5)具體實施方式
本發(fā)明的一些實施例會詳細(xì)描述如下。然而，除了詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發(fā)明的范圍不受其限定，其以之后的權(quán)利要求所限定的專利范圍為準(zhǔn)。
另外，在本說明書中，各元件的不同部分并沒有依照尺寸繪圖。某些尺寸與其他相關(guān)尺寸相比已經(jīng)被夸張，以提供更清楚的描述和本發(fā)明的理解。
本發(fā)明的一較佳實施例是一種防止金屬擠出的方法。首先，形成一第一金屬層于一底材上，并形成一抗反射涂布層于第一金屬層上。接著，形成一介電層覆蓋于底材與抗反射涂布層之上。然后，進(jìn)行一蝕刻制程，以形成一穿過介電層與抗反射涂布層的介層洞，并且藉由介層洞暴露出部分的第一金屬層。接下來，進(jìn)行一加熱制程以擠出第一金屬層。所述加熱制程的溫度是大于/等于接下來的制程中所使用的溫度。在加熱制程之后，形成一共形的(conformal)黏著層于介層洞之中。最后，再于介層洞中填入一第二金屬層。由于在形成上述的黏著層與第二金屬層之前已經(jīng)先進(jìn)行了加熱制程，所以，第一金屬層將不會在后續(xù)的制程中因為熱效應(yīng)而發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一較佳實施例是一防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法。圖3是一根據(jù)本實施例的方法的流程圖。首先，如步驟310所示，提供一具有一抗反射涂布層于其上的第一金屬層于一底材上。第一金屬層可以包含鋁(aluminum；Al)，或是其他的導(dǎo)電金屬?？狗瓷渫坎紝涌梢园籘i層與一TiN層。接著，如步驟320所述，形成一介電層覆蓋于底材與抗反射涂布層之上。介電層可以包含SiO2，或低介電常數(shù)材質(zhì)(low-K dielectricmaterial)，或是其他的介電材質(zhì)。
然后，蝕刻介電層與抗反射涂布層，如步驟330所示，以形成一穿過介電層與抗反射涂布層的介層洞。在形成介層洞之后，介層洞可暴露出部分的上述第一金屬層。隨后，進(jìn)行一加熱制程，如步驟340所述。為了防止第一金屬層在后續(xù)的制程中因為熱效應(yīng)而發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象，在步驟340中的加熱制程所使用的溫度是等于/或大于形成第一金屬層時所需的溫度。在根據(jù)本實施例的一范例中，步驟340所使用的溫度最好是等于/或大于后續(xù)制程中所使用的最高溫度。
在加熱制程之后，形成一共形的黏著層于介層洞之中(步驟350)。黏著層可以包含一Ti層與一TiN層。最后，如步驟360所述，以一第二金屬層填入介層洞。藉由一常見的技術(shù)，例如化學(xué)機械研磨法(chemical mechanicalpolishing；CMP)來移除不需要的第二金屬層。第二金屬層可以是鎢(tungsten；W)，或是其他的導(dǎo)電金屬。
根據(jù)本發(fā)明的另一較佳實施例是一防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法。參照圖4A，形成一第一金屬層410于一半導(dǎo)體底材上，并形成一抗反射涂布層420于第一金屬層410上。形成一介電層430覆蓋于底材400與抗反射涂布層420之上。其中，第一金屬層410可以包含鋁，或是其他的導(dǎo)電材質(zhì)?？狗瓷渫坎紝涌梢园籘i層與一TiN層，其中Ti層的厚度約為50～250埃(angstrom)，且TiN層的厚度約為200～400埃。介電層430包含SiO2，或低介電常數(shù)材質(zhì)，或是其他的介電材質(zhì)。
然后，參照圖4B，蝕刻介電層430與抗反射涂布層420以形成一穿過介電層430與抗反射涂布層420的介層洞440。介層洞440可暴露出部分的第一金屬層410。在形成介層洞440之后，隨即進(jìn)行本實施例最重要的一步驟。為了防止第一金屬層410在后續(xù)的制程中發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象，第一金屬層410必須先經(jīng)歷一加熱的制程。接著，在介層洞440中形成一共形的黏著層450，如圖4B所示。黏著層450可以包含一Ti層與一TiN層。
在形成黏著層450之前所進(jìn)行的加熱制程的溫度是一相當(dāng)重要的指標(biāo)。加熱制程的溫度最好是等于/或大于形成第一金屬層410時所使用的溫度。在另一較佳范例中，加熱制程的溫度可以是等于/或大于在形成介層洞440之后的后續(xù)制程所使用的溫度。舉例來說，如果后續(xù)制程中的最高溫度為形成黏著層450時所使用的溫度700~800℃，那么，加熱制程所使用的溫度最好是設(shè)定在700~800℃，甚至更高的溫度。
參照圖4C，在形成黏著層450之后，以一第二金屬層460填滿介電洞440。至于多余的第二金屬層460可以藉由一現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)，例如化學(xué)機械研磨法(CMP)，來移除。第二金屬層460可以包含鎢(W)，或是其他的導(dǎo)電材質(zhì)。第二金屬層460可以藉由化學(xué)氣相沉積法(CVD)，或是其他的技術(shù)來形成。
根據(jù)本實施例的設(shè)計，由于在形成黏著層之前已先針對第一金屬層進(jìn)行加熱制程，所以，第一金屬層在后續(xù)的制程中將不會因為熱效應(yīng)而發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中可能發(fā)生于被擠出的第一金屬層與第二金屬層所使用的材質(zhì)之間的副反應(yīng)將不會發(fā)生在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中。更好的是，根據(jù)本實施力的設(shè)計可以有效的防止半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗層因為金屬擠出的現(xiàn)象而升高。
綜合上述，本發(fā)明提供了一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，可以在形成一共形的黏著層于一介層洞內(nèi)之前對一第一金屬層進(jìn)行一加熱制程。介層洞可以暴露出部分的第一金屬層。由于加熱制程的溫度是等于/或大于后續(xù)制程中的最高溫度，所以，第一金屬層在后續(xù)的制程中將不會因為熱效應(yīng)而發(fā)生金屬擠出。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法可以防止第一金屬層與第二金屬層的形成材質(zhì)發(fā)生不必要的副反應(yīng)。因此，本發(fā)明可以有效的防止半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗值因為金屬擠出而升高。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，此實施例僅是用來說明而非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍。在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的范疇內(nèi)仍可予以變化而加以實施，此等變化應(yīng)仍屬本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明的范疇是由以下的權(quán)利要求界定。
權(quán)利要求
1.一種防止金屬擠出的方法，其特征在于包含以下步驟提供一第一金屬層；形成一介電層于該第一金屬層上；蝕刻該介電層以形成一介層洞于該第一金屬層上；進(jìn)行一加熱制程；及沉積一共形的黏著層于該介層洞中。
2.如權(quán)利要求1所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，在該形成該介電層的步驟之前，還包含形成一抗反射涂布層于該第一金屬層上的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，所述的介層洞是穿過該介電層與該抗反射涂布層。
4.如權(quán)利要求1所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程的溫度是高于形成該第一金屬層的溫度。
5.如權(quán)利要求1所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程的溫度是等于在該蝕刻該介電層的步驟之后的多個制程中的最高溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程的溫度是高于在該蝕刻該介電層的步驟之后的多個制程中的最高溫度。
7.如權(quán)利要求1所述的防止金屬擠出的方法，其特征在于，還包含一以一第二金屬層填入該介層洞的步驟。
8.一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，包含以下步驟提供一第一金屬層，該第一金屬層具有一抗反射涂布層位于該第一金屬層之上；形成一介電層于該抗反射涂布層之上；蝕刻該介電層與該抗反射涂布層以形成一介層洞，其中該介層洞暴露出部分的該第一金屬層；進(jìn)行一加熱制程；形成一共形的黏著層于該介層洞內(nèi)；及以一第二金屬層填滿該介層洞。
9.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度高于形成該第一金屬層的步驟中所使用的溫度。
10.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度等于在該蝕刻該介電層與該抗反射涂布層的步驟之后的多個制程中的最高溫度。
11.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度高于形成該第一金屬層的步驟中所使用的溫度。
12.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的第一金屬層包含鋁。
13.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，該抗反射涂布層包含一Ti層。
14.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，該抗反射涂布層包含一TiN層。
15.如權(quán)利要求8所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的第二金屬層包含鎢。
16.一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，包含以下步驟提供一鋁金屬層于一底材上；形成一抗反射涂布層于該鋁金屬層上；形成一介電層于該底材與該抗反射涂布層上；蝕刻該介電層與該抗反射涂布層以形成一介層洞，其中該介層洞暴露出部分的該鋁金屬層；進(jìn)行一加熱制程；沉積一共形的黏著層于該介層洞之中；及以一鎢金屬層填滿該介層洞。
17.如權(quán)利要求16所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度高于該第一金屬層的形成溫度。
18.如權(quán)利要求16所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度等于在該蝕刻該介電層與該抗反射涂布層的步驟之后的多個制程中的最高溫度。
19.如權(quán)利要求16所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的加熱制程是執(zhí)行于一溫度高于在該蝕刻該介電層與該抗反射涂布層的步驟之后的多個制程中的最高溫度。
20.如權(quán)利要求16所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的抗反射涂布層包含一Ti層。
21.如權(quán)利要求16所述的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法，其特征在于，所述的抗反射涂布層包含一TiN層。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的方法。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，可以藉由在形成一共形的黏著層于一介層洞之前對一第一金屬層進(jìn)行一加熱制程，從而防止第一金屬層在后續(xù)的制程中因為熱效應(yīng)而發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明的設(shè)計可以有效的防止在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中發(fā)生金屬擠出的現(xiàn)象，并可有效的防止半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的阻抗值因為金屬擠出的現(xiàn)象而提升。
文檔編號H01L21/768GK1476076SQ0313313
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者謝延武, 李世隆, 吳泯儒, 魏文山 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司