專利名稱：接觸窗的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種半導(dǎo)體內(nèi)連線(inter-connection)工藝，且特別是有關(guān)于一種接觸窗(contact)的制造方法。
然而，公知的接觸窗制造方法由于使用氧化層作為研磨終點(diǎn)(endpoint)，而氧化層又是屬于親水性的材質(zhì)(hydrophilic material)，所以當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨的工藝時(shí)，所采用的研磨液(slurry)多為水溶液(aqueous solution)，因此在化學(xué)機(jī)械研磨工藝期間的研磨速率將會(huì)增加，進(jìn)而造成氧化層損耗(oxide loss)以及鎢層的碟形缺陷(dishing)。
本發(fā)明的再一目的在提供一種接觸窗的制造方法，以防止導(dǎo)體層發(fā)生碟形缺陷。
本發(fā)明的另一目的在提供一種接觸窗的制造方法，以減少作為內(nèi)金屬介電層(inter-metal dielectric layer或pre-metal dielectric layer，簡(jiǎn)稱IMD layer或PMD layer)的氧化層的損耗。
根據(jù)上述與其它目的，本發(fā)明提出一種接觸窗的制造方法，包括于一基底上先形成一層內(nèi)金屬介電層，再于內(nèi)金屬介電層上形成一層覆蓋層，其中覆蓋層為低介電常數(shù)且斥水的材質(zhì)(hydrophobicmaterial)，而適于采用斥水含碳類(hydrophobic C species)作為覆蓋層的材質(zhì)，且其介電常數(shù)通常低于3.5，并需低于內(nèi)金屬介電層的介電常數(shù)。然后，圖案化覆蓋層與內(nèi)金屬介電層，以形成一接觸窗開(kāi)口。接著，于基底上沉積一層導(dǎo)體層，以填滿接觸窗開(kāi)口。隨后，以覆蓋層作為研磨終點(diǎn)，對(duì)導(dǎo)體層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，借以去除接觸窗開(kāi)口以外的導(dǎo)體層。
此外，本發(fā)明也可應(yīng)用于介層窗的制造。
由于本發(fā)明形成一層低介電常數(shù)且斥水含碳的材質(zhì)作為終止層，所以于化學(xué)機(jī)械研磨工藝期間將使研磨速率降低，進(jìn)而避免導(dǎo)體層發(fā)生碟形缺陷，以及減少內(nèi)金屬介電層的損耗。而且，由于此一覆蓋層的介電常數(shù)低于內(nèi)金屬介電層的介電常數(shù)，因此可以減少多層內(nèi)連線(multi-layer interconnect)的RC延遲時(shí)間(RC delay time)。


圖1是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的接觸窗的制造流程步驟圖。
100提供一基底110形成一介電層120形成一覆蓋層，而覆蓋層為低介電常數(shù)且斥水含碳的材質(zhì)，且其介電常數(shù)低于介電層的介電常數(shù)130圖案化覆蓋層與介電層，以形成一開(kāi)口140于開(kāi)口中填入一導(dǎo)體層150以覆蓋層為研磨終止層，對(duì)導(dǎo)體層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝請(qǐng)參照?qǐng)D1，于步驟100中，提供一基底。此外，可以先在基底上形成一金屬層，隨后圖案化金屬層，以形成一金屬線(metal line)。
然后，于步驟110中，形成一介電層，此一介電層即所謂的內(nèi)金屬介電層(inter-metal dielectric layer，簡(jiǎn)稱IMD layer)，其中內(nèi)金屬介電層的材質(zhì)譬如選自包括氧化硅與氮化硅的族群或是其它低介電常數(shù)(low dielectric constant，簡(jiǎn)稱low K)的材質(zhì)。另外，可以在形成介電層之后進(jìn)行平坦化工藝，譬如化學(xué)機(jī)械研磨工藝(chemicalmechanical polishing，簡(jiǎn)稱CMP)。
接著，于步驟120中，形成一覆蓋層，而覆蓋層為低介電常數(shù)且斥水含碳(hydrophobic C species)的材質(zhì)，其中覆蓋層的介電常數(shù)需低于3.5。此外，覆蓋層的介電常數(shù)尚需低于內(nèi)金屬介電層的介電常數(shù)。而此一覆蓋層可以是無(wú)機(jī)或是有機(jī)的材質(zhì)，而有機(jī)的覆蓋層材質(zhì)例如是Trikon制造的Flowfill；無(wú)機(jī)的覆蓋層材質(zhì)例如是SiLK。由于本發(fā)明所形成的覆蓋層的材質(zhì)為低介電常數(shù)且斥水含碳的材質(zhì)，所以在后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨工藝期間能大幅降低研磨速率，進(jìn)而避免接觸窗發(fā)生碟形缺陷(dishing)，以及減少內(nèi)金屬介電層的損耗(loss)。而且，由于覆蓋層的介電常數(shù)低于內(nèi)金屬介電層的介電常數(shù)，因此可減少多層內(nèi)連線(multi-layer interconnect)的RC延遲時(shí)間(RC delay time)。
隨后，于步驟130中，圖案化覆蓋層與介電層，以形成一開(kāi)口，并暴露出基底上的金屬線。另外，還可于基底上形成一層阻障層覆蓋開(kāi)口，而阻障層的材質(zhì)例如是鈦/氮化鈦(Ti/TiN)。
然后，于步驟140中，于開(kāi)口中填入一導(dǎo)體層，此一導(dǎo)體層的材質(zhì)例如是鎢(tungsten)。
接著，于步驟150中，以覆蓋層為研磨終止層，對(duì)導(dǎo)體層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，借以去除開(kāi)口以外的導(dǎo)體層，以形成一接觸窗(contact)。
綜上所述，本發(fā)明的特征包括1.因?yàn)楸景l(fā)明形成一層低介電常數(shù)且斥水含碳的材質(zhì)作為覆蓋層，所以于后續(xù)以水溶液(aqueous solution)作為研磨液(slurry)的化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨速率將被大幅降低。
2.本發(fā)明具有低介電常數(shù)且斥水含碳材質(zhì)的覆蓋層因?yàn)槟芙档脱心ニ俾剩虼丝梢员苊鈱?dǎo)體層發(fā)生碟形缺陷。
3.本發(fā)明具有低介電常數(shù)且斥水含碳材質(zhì)的覆蓋層因?yàn)槟芙档脱心ニ俾剩阅軠p少內(nèi)金屬介電層的損耗。
4.由于本發(fā)明的覆蓋層的介電常數(shù)低于內(nèi)金屬介電層的介電常數(shù)，因此可以減少多層內(nèi)連線的RC延遲時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種接觸窗的制造方法，其特征是，該方法包括提供一基底；于該基底上形成一介電層；于該介電層上形成具有低一介電常數(shù)的一覆蓋層，其中該覆蓋層為斥水含碳的材質(zhì)，且該介電常數(shù)低于該介電層的介電常數(shù)；圖案化該覆蓋層與該介電層，以形成一開(kāi)口；以及于該開(kāi)口中填入一導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該覆蓋層包括無(wú)機(jī)的材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該覆蓋層包括有機(jī)的材質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于該基底上形成該介電層之前，更包括于該基底上形成一金屬層；以及圖案化該金屬層，以形成一金屬線。
5.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于該基底上形成該介電層之后，更包括進(jìn)行一平坦化工藝。
6.如權(quán)利要求5所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該平坦化工藝包括化學(xué)機(jī)械研磨工藝。
7.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于圖案化該覆蓋層與該介電層之后，更包括于該基底上形成一阻障層覆蓋該開(kāi)口。
8.如權(quán)利要求7所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該阻障層的材質(zhì)包括鈦/氮化鈦。
9.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于該開(kāi)口中填入該導(dǎo)體層的步驟，包括于該基底上沉積一導(dǎo)體層，并填滿該開(kāi)口；以及以該覆蓋層為研磨終止層，對(duì)該導(dǎo)體層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝，以去除該開(kāi)口以外的該導(dǎo)體層。
10.如權(quán)利要求9所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括鎢。
11.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該介電層的材質(zhì)選自包括氧化硅與氮化硅的族群。
12.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該介電層的材質(zhì)包括低介電常數(shù)的材質(zhì)。
13.如權(quán)利要求1所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該覆蓋層的該介電常數(shù)低于3.5。
14.一種接觸窗的制造方法，其特征是，該方法包括于一基底上形成一第一介電層；于該第一介電層上形成一第二介電層，其中該第二介電層為低介電常數(shù)且斥水的材質(zhì)；圖案化該第二介電層與該第一介電層，以形成一開(kāi)口；于該基底上沉積一導(dǎo)體層，并填滿該介層窗；以及以該第二介電層作為研磨終點(diǎn)，對(duì)該導(dǎo)體層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝。
15.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第二介電層的介電常數(shù)低于該第一介電層的介電常數(shù)。
16.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第二介電層的材質(zhì)為含碳的材質(zhì)。
17.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第二介電層的介電常數(shù)低于3.5。
18.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于該基底上形成該第一介電層之后，更包括進(jìn)行一平坦化工藝。
19.如權(quán)利要求18所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該平坦化工藝包括化學(xué)機(jī)械研磨工藝。
20.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于圖案化該第二介電層與該第一介電層之后，更包括于該基底上形成一阻障層覆蓋該開(kāi)口。
21.如權(quán)利要求20所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該阻障層的材質(zhì)包括鈦/氮化鈦。
22.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，于該基底上形成該第一介電層之前，更包括于該基底上形成一金屬層；以及圖案化該金屬層，以形成一金屬線。
23.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第二介電層包括無(wú)機(jī)的材質(zhì)。
24.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第二介電層包括有機(jī)的材質(zhì)。
25.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括鎢。
26.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第一介電層的材質(zhì)為選自包括氧化硅與氮化硅的族群。
27.如權(quán)利要求14所述的接觸窗的制造方法，其特征是，該第一介電層的材質(zhì)包括低介電常數(shù)的材質(zhì)。
全文摘要
一種接觸窗的制造方法，是在一基底上先形成一層介電層，再于介電層上形成一層覆蓋層，此一覆蓋層為低介電常數(shù)、斥水、含碳的材質(zhì)，且其介電常數(shù)低于介電層的介電常數(shù)。然后，圖案化覆蓋層與介電層，以形成一接觸窗開(kāi)口。接著，于基底上沉積一層導(dǎo)體層，以填滿接觸窗開(kāi)口。隨后，以覆蓋層作為研磨終止層，對(duì)導(dǎo)體層進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨工藝。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1472793SQ02127588
公開(kāi)日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者張炳一, 鄭培仁 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司