專利名稱：具有晶片中的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造。尤其是，本發(fā)明教導(dǎo)了一種新的方法，其用于在包括至少一個低K介電層的半導(dǎo)體晶片中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
集成電路使用介電層來絕緣半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的不同層上的導(dǎo)線，介電層通常由二氧化硅(SiO2)形成。由于半導(dǎo)體電路變得更加快速和小型化，所以工作頻率加快，半導(dǎo)體器件內(nèi)的導(dǎo)線之間的距離減小。這增大了電路的耦合電容的等級，其缺點是使半導(dǎo)體器件的運行變慢。因而，用能有效絕緣導(dǎo)線的介電層來對抗這種增大的耦合電容等級就很重要了。
通常，集成電路中的耦合電容與用于形成介電層的材料的介電常數(shù)K成正比。如上所述，傳統(tǒng)集成電路中的介電層一般由SiO2形成，SiO2的介電常數(shù)約為4.0。半導(dǎo)體器件中的線密度和工作頻率增加的結(jié)果是，SiO2形成的介電層可能無法有效地將導(dǎo)線絕緣到避免增大耦合電容等級所要求的程度。
希望降低集成電路中的耦合電容等級，半導(dǎo)體工業(yè)力求開發(fā)出介電常數(shù)低于SiO2的材料，這些材料適合用于形成集成電路中的介電層。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)出了大量有前途的材料，它們有時稱為“低K材料”。許多這種新材料是有機化合物。
一類有趣的有機低K材料是包括硅酸鹽玻璃的化合物。用實例的方式而非限制，這種有機硅酸鹽電介質(zhì)包括來自Novellus of SanJose，CA的CORALTM；來自Applied Materials of Santan Clara，CA的Black DiamondTM；以及可從Sumitomo ChemicalAmerica，Inc.，Santa Clara，CA得到的Sumika Film。
在半導(dǎo)體晶片處理期間，用周知的圖形化和腐蝕工藝在晶片中定義了半導(dǎo)體器件的特征。在這些工藝中，可以在晶片上淀積光致抗蝕劑材料，然后可以曝光于由光柵過濾的光。光柵可以是以示例特征幾何形狀來圖形化的玻璃板，示例特征幾何形狀阻擋光通過光柵傳播。
用于有機硅酸鹽玻璃低K膜(諸如CORALTM)的有效腐蝕工藝開發(fā)應(yīng)當考慮幾個標準，諸如腐蝕速度、輪廓控制、底層材料選擇以及臨界尺寸(CD)控制。低K介電材料的腐蝕如同腐蝕硅基電介質(zhì)一樣是第一步。這還沒有證明是很有效，由于用有機低K膜時，有效腐蝕材料所需的化學(xué)處理和工藝基本上與傳統(tǒng)的硅或氧化硅腐蝕不同。這證明腐蝕有機硅酸鹽玻璃低K膜有更多的問題。
一般用與半導(dǎo)體制造工藝中所使用的其它材料類似化學(xué)成分的腐蝕氣流來腐蝕有機硅酸鹽玻璃低K膜。這可能導(dǎo)致難以制造這種器件。有一種結(jié)構(gòu)是雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)，已經(jīng)證明當實現(xiàn)有機硅酸鹽玻璃低K介電膜時，難以在小部件尺寸和高部件密度的晶片中實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)。這種雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)包括一個互連層以及一個或多個通孔，以提供與底層導(dǎo)電特征的電連接，尤其是金屬化特征的電連接。
所希望的是用于在晶片內(nèi)形成雙金屬鑲嵌腐蝕結(jié)構(gòu)的方法，這里，在低K有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)內(nèi)形成至少部分金屬鑲嵌，同時可靠地維持部件尺寸和密度。
最終希望的是可以用現(xiàn)有設(shè)備和化學(xué)處理實現(xiàn)的方法，同時可靠地在有機硅酸鹽玻璃低K電介質(zhì)內(nèi)形成雙金屬鑲嵌。
閱讀下面的詳細描述并參研附圖，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點將很明顯。
發(fā)明概述為了實現(xiàn)預(yù)期優(yōu)點，如上所述，本發(fā)明教導(dǎo)了一種在晶片中形成雙金屬鑲嵌腐蝕結(jié)構(gòu)的方法，這里，晶片包括至少一層有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)。本發(fā)明所教導(dǎo)的新方法包括利用第一低選擇性腐蝕劑來腐蝕通過有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分的步驟。該腐蝕步驟在阻擋層上留下很小的有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分。而后，本發(fā)明用第二高選擇性腐蝕劑腐蝕掉有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分。


為了更完全地理解本發(fā)明，在下文對最佳實施例的詳細描述中參考附圖。附圖中圖1是實現(xiàn)“通孔在先”腐蝕策略的兩階段通孔腐蝕工藝的總體流程圖。
圖2是將兩階段通孔腐蝕實現(xiàn)成通孔在先雙金屬鑲嵌腐蝕的本發(fā)明一個實施例的流程圖。
圖3是淀積光致抗蝕劑層之后示例晶片層疊體的截面圖。
圖4是腐蝕抗反射覆層之后示例晶片層疊體的截面圖。
圖5是腐蝕抗反射覆層和帽層之后示例晶片堆棧的截面圖。
圖6是用第一低選擇性腐蝕劑腐蝕抗反射覆層、帽層、第一介電層、溝槽終止層以及大部分第二介電層之后，示例晶片堆棧的截面圖。
圖7是用第二高選擇性腐蝕劑腐蝕掉所有第二介電層之后圖6的示例晶片堆棧的截面圖。
圖8是剝離第一光致抗蝕劑層之后圖7的示例晶片堆棧的截面圖。
圖9是淀積第二光致抗蝕劑之后圖8的示例晶片堆棧的截面圖。
圖10抗反射覆層的第二腐蝕之后圖9的示例晶片堆棧的截面圖。
圖11是抗反射覆層和帽層的第二腐蝕之后圖10的示例晶片堆棧的截面圖。
圖12是用第一低選擇性腐蝕劑對反射覆層、帽層、第一介電層的第二腐蝕之后，示例晶片堆棧的截面圖。
圖13是光致抗蝕劑層的第二剝離之后圖12的示例晶片堆棧的截面圖；圖14是淀積涂覆在通孔和溝槽腐蝕的壁上的阻擋層以及腐蝕掉阻擋層以曝露底層結(jié)構(gòu)之后，圖13的示例晶片堆棧的截面圖。
圖15是示例晶片堆棧的截面圖，其中，第二次實施抗反射覆層已經(jīng)導(dǎo)致在通孔腐蝕的基底形成栓塞(plug)。
圖16是實現(xiàn)“溝槽在先”腐蝕策略的本發(fā)明的另一兩階段通孔腐蝕工業(yè)的總體流程圖。
圖17是淀積光致抗蝕劑層，再腐蝕掉第一介電層和覆蓋它的層之后示例晶片堆棧的截面圖。
圖18是淀積第二光致抗蝕劑層之后圖17的示例晶片堆棧的截面圖。
圖19是用第一低選擇性腐蝕劑腐蝕掉大部分第二介電層之間圖18的示例晶片堆棧的截面圖。
圖20是去除幾層或施加光致抗蝕劑之后圖19的示例晶片堆棧的截面圖。
圖21是淀積涂覆在通孔和溝槽腐蝕的壁上的阻擋層以及腐蝕掉阻擋層以曝露底層結(jié)構(gòu)之后，圖20的示例晶片堆棧的截面圖。
圖22是將兩階段通孔腐蝕實現(xiàn)到溝槽在先雙金屬鑲嵌腐蝕的本發(fā)明的一個實施例的流程圖。
在所有附圖中附圖標記指本發(fā)明的相同或等效的部分。
具體實施例方式
下文對本發(fā)明幾個實施例的討論給出了多種替換例，用于在包括有機硅酸鹽電介質(zhì)的晶片中形成雙金屬鑲嵌腐蝕結(jié)構(gòu)。通常在合適的晶片處理設(shè)備中實施本文中所公開的工藝，所述晶片處理設(shè)備包括腐蝕系統(tǒng)。一種尤其適于實踐本發(fā)明的腐蝕系統(tǒng)是可從Lam ResearchCorporation，F(xiàn)remont，CA得到的ExelanTM雙頻電介質(zhì)腐蝕系統(tǒng)。Exelan就設(shè)計成專門提供先進的處理性能。Exelan的大處理范圍包括摻雜和非摻雜氧化物以及低K電介質(zhì)中所有的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)以及接點、通孔、間隔體和鈍化腐蝕。
現(xiàn)在看圖1，顯示了本發(fā)明的工藝的概況。本發(fā)明可用于多種半導(dǎo)體實施。以此為例，采用在上面形成晶片堆棧的硅襯底。晶片堆棧包括至少一層OSG電介質(zhì)，通過它，預(yù)期形成例如雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)，尤其是雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。因此，首先在步驟102，利用低選擇性腐蝕劑來腐蝕通過OSG溝槽電介質(zhì)和大部分OSG通孔電介質(zhì)，以及溝槽和通孔電介質(zhì)之間的任何一層。在步驟104，將第一低選擇性腐蝕劑變?yōu)榈诙哌x擇性腐蝕劑。而后，在步驟106，腐蝕掉殘余OSG通孔電介質(zhì)。
本發(fā)明的一個實施例考慮利用上文討論的兩步驟腐蝕工藝作為通孔在先雙金屬鑲嵌流的一部分。參考圖2，顯示一個這種實施例的工藝。淀積晶片堆棧的幾層之后，在步驟202，用已知圖形化技術(shù)，例如光致抗蝕劑圖形化成通孔。而后，在步驟204，腐蝕開抗反射覆層或ARC和帽層。本文中所使用的術(shù)語抗反射覆層具體包括底抗反射覆層，BARC。在通孔腐蝕之后，參考圖1執(zhí)行上述102。在步驟206，剝離能圖形化通孔的第一光致抗蝕劑。在208，執(zhí)行第二圖形化步驟，圖形化雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的溝槽部分。此外，根據(jù)半導(dǎo)體制造中的已知原則實施圖形化，包括施加光致抗蝕劑但不限于此。在步驟210，腐蝕開溝槽抗反射覆層和帽。而后，在步驟212，腐蝕雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的溝槽部分。在步驟214，實施第二光致抗蝕劑剝離，去除溝槽圖形化步驟208所應(yīng)用的光致抗蝕劑。最后，在步驟216，腐蝕掉阻擋層。
繼續(xù)參考圖2和圖3-14，進一步說明本發(fā)明的這一實施例。在圖3，顯示了示例晶片堆棧100。晶片堆棧100包括施加在抗反射覆層4上的圖形化光致抗蝕劑的層2，抗反射覆層4已經(jīng)又加到帽層6上。適合的光致抗蝕劑包括深紫外光致抗蝕劑，但不限于此。深紫外光光致抗蝕劑的一個來源是Arch Chemicals of North Kingston，RI。在這一示例的有機硅酸鹽電介質(zhì)的層中，帽層6加到第一介電層8上。用實例的方式而非限制，這種有機硅酸鹽電介質(zhì)包括來自Novellus ofSan Jose，CA的CORALTM；來自Applied Materials of Santan Clara，CA的Black DiamondTM；來自Allied Signal of Morristown的HOSPTM；以及可從Sumitomo Chemical America，Inc.，Santa Clara，CA得到的Sumika Film。也是為了說明而非限制，本發(fā)明考慮使用SiN作為帽層。
也是在這一示例有機硅酸鹽電介質(zhì)的層中，溝槽終止層10將第一介電層8與第二介電層12分開。形成溝槽終止層10的適當材料包括TiN、SiN、四乙基原硅酸鹽或TEOS等，但不限于這些材料。阻擋層14將第二介電層12與其下面的晶片結(jié)構(gòu)分開。也是為了說明而非限制，本發(fā)明考慮使用SiC阻擋層。本實例中，第二介電層12下面的結(jié)構(gòu)是晶片的硅襯底16。也在該圖中顯示了形成在阻擋層14下面的導(dǎo)電元件18。本文中所使用的術(shù)語“金屬化物體”指所有這種導(dǎo)電元件，包括電互連、金屬化層和半導(dǎo)體元件，但不限于這些。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，很明顯，可以在晶片的其它功能層上實現(xiàn)有相等功能的從元件2到元件14的晶片結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的原理不僅專門考慮了這種替換例，而且考慮了本領(lǐng)域一般的技術(shù)人員所周知的所有這種替換堆棧布置。
圖3中表示的實例包括可選的溝槽終止層10。本文中具體顯示的原理能實現(xiàn)本發(fā)明的實施例，其中，溝槽電介質(zhì)8和通孔電介質(zhì)12形成為電介質(zhì)的單個均一層而沒有溝槽終止層10。本實施例中形成雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的方法將在后面解釋。
也在圖3中顯示了圖形化光致抗蝕劑2的層。在根據(jù)本發(fā)明的該實施例形成半導(dǎo)體器件時，已經(jīng)按照圖2所示的步驟202形成了該結(jié)構(gòu)。在步驟202圖形化之后，可以采取幾個進一步腐蝕步驟中的一個步驟。按照一個這種替換例，如圖4所示，抗反射覆層4已經(jīng)用腐蝕步驟打開。本實例中，利用合理地專用于抗反射覆層的腐蝕劑，例如Ar/N2/O2來腐蝕選擇性腐蝕抗反射覆層?？梢杂锰鎿Q的ARC腐蝕劑來完成將抗反射覆層腐蝕掉。按照另一替換例，可以實現(xiàn)腐蝕，去除抗反射覆層4和光致抗蝕劑2的開口部分下面的帽層6的步驟。圖5顯示了該腐蝕步驟的結(jié)果。可以相對于該圖考慮進一步的替換例。根據(jù)該替換例，在一個腐蝕步驟中清除或打開抗反射覆層4和帽層6。在又一替換例中，考慮一種在一個步驟中腐蝕掉一塊介電層、插在中間的多個層以及帽層的腐蝕劑。
參考圖6，完成步驟102所示工藝能使用的后面的實施例。低選擇性腐蝕劑已經(jīng)腐蝕通過帽層6、溝槽介電層8、可選的溝槽終止層10以及通過通孔介電層12的大部分通路，余下很小的通孔介電層12的殘余部分，并形成通孔腐蝕20。適于CORALTM的低選擇性腐蝕劑包括Ar/N2/CF4、Ar/N2/C2/F6和Ar/N2/C9F8/O2，但不限于這些。如A所示，通孔介電層12的一個薄層，最好1微米厚，厚度在約100到約4000范圍內(nèi)更好，厚度在1000到2000范圍內(nèi)尤其好。
在根據(jù)本發(fā)明的通孔腐蝕步驟時，執(zhí)行步驟104，腐蝕氣流從第一低選擇性腐蝕劑變化為第二高選擇性腐蝕劑。對于有機硅酸鹽玻璃有高度選擇性且與SiC反應(yīng)相對小的腐蝕氣體混合物的實例包括Ar/N2/C4F8，但不限于此。而后，用高選擇性腐蝕劑執(zhí)行步驟106，腐蝕掉圖6中A所示的通孔介電層12的剩余厚度。該腐蝕步驟由阻擋層14所停止，如圖7中22所示損失最小。最好是用剩余厚度最小為400的阻擋層14來完成腐蝕步驟106。余下500-700的剩余厚度的阻擋層14更好。腐蝕步驟之后最小厚度1000的阻擋層尤其好。當然，一點都不損失阻擋層材料是最佳的。這時，完成工藝1。
這樣，解釋了本發(fā)明的原理所教導(dǎo)的新的兩步驟通孔腐蝕方法的一些優(yōu)點。如上所述，溝槽終止層10和阻擋層14常常由等同或至少化學(xué)上類似的材料形成，包括上述SiC，但不限于SiC。由與溝槽終止層相同材料形成的阻擋層無法停止對溝槽終止層10足夠不敏感的腐蝕步驟。在今天的半導(dǎo)體制造商所要求的高生產(chǎn)量的腐蝕系統(tǒng)中，利用這種不敏感腐蝕一直到通孔腐蝕結(jié)構(gòu)的底部要冒完全腐蝕通過阻擋層14并腐蝕到阻擋層14底層的結(jié)構(gòu)、特征或元件(例如金屬化物體18)中的高度危險性。這種不利條件可以造成底層金屬或金屬離子(包括銅和銅離子，圖未示出)意外擴散到溝槽介電層8和第二介電層12的至少一個中。對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員周知的是，在介電層中的這種含金屬成份(包括銅或含銅化合物，但不限于此)的“毒害“可以破壞晶體管效應(yīng)，而這種晶體管效應(yīng)是制造半導(dǎo)體器件的全部目的。
現(xiàn)在參考圖8，顯示了完成步驟206之后的晶片100，其中，已經(jīng)從晶片堆棧去除了第一光致抗蝕劑層。而后，如圖9所示，通過施加第二光致抗蝕劑層30來圖形化雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的溝槽部分。這對應(yīng)于步驟208。此外，可以根據(jù)上述實施例腐蝕方法繼續(xù)腐蝕通過抗反射覆層4和帽層6。這些方法包括所述策略，從而如圖10所示單獨腐蝕抗反射覆層4，如圖11所示一起腐蝕抗反射覆層4和帽層6，或者，同時實施抗反射覆層4、帽層6和溝槽介電層8的腐蝕。任何情況下，得到的腐蝕結(jié)構(gòu)都如圖12所示，相應(yīng)于步驟212。
在圖13，顯示了剝離第二光致抗蝕劑層30之后的晶片100，相應(yīng)于步驟214。
在圖14，顯示了完成阻擋層腐蝕步驟216之后的晶片100。適當?shù)淖钃鯇痈g氣體混合物包括Ar/CF4/CHF3，但不限于此。在B腐蝕通過阻擋層14之后，導(dǎo)電阻擋層覆層42加到溝槽腐蝕40和通孔腐蝕20的表面上。它通常是由TaN形成的，雖然可以用其它本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所周知的導(dǎo)電阻擋層覆層材料來代替。這時，按照步驟106完成本發(fā)明實施的雙金屬鑲嵌腐蝕，可以用在本發(fā)明原理所實施的雙金屬鑲嵌腐蝕中形成的互連來電連接金屬化物體18。
參考圖15考慮本發(fā)明的另一實施例。本實施例考慮了一種使抗反射覆層4的意外去除最小的方法，作為在剝離步驟206去除第一光致抗蝕劑層2的結(jié)果。出現(xiàn)這一情況時，有必要補充抗反射覆層，可以重新施加該層，如在52那樣，第二光致抗蝕劑30加在新淀積的抗反射覆層52上?？狗瓷涓矊?2的淀積導(dǎo)致在通孔腐蝕20的底部意外淀積抗反射材料的栓塞54。最好在上述溝槽腐蝕步驟212期間腐蝕掉栓塞42，或者，可以在剝離第二光致抗蝕劑30時去除栓塞42。或者，可以增加一個單獨的利用Ar/N2/O2流的腐蝕步驟。
本發(fā)明的又一實施例實現(xiàn)了單層的有機硅酸鹽電介質(zhì)，它不被溝槽終止層分開。形成本實施例時，在預(yù)定時期之后停止溝槽的各向同性腐蝕，導(dǎo)致形成了溝槽通孔腐蝕結(jié)構(gòu)。
上文以本發(fā)明的一個實施例為中心，其中，在溝槽腐蝕106之前執(zhí)行雙金屬鑲嵌腐蝕的通孔腐蝕步驟102。本實施例實現(xiàn)了所謂的“通孔在先”腐蝕策略。與其不同的是，本發(fā)明還考慮了一種策略，從而先執(zhí)行溝槽腐蝕步驟。在圖16概括了所謂的“溝槽在先”腐蝕策略。
在步驟302，利用第一低選擇性腐蝕劑來腐蝕通過有機硅酸鹽溝槽電介質(zhì)以及溝槽和通孔電介質(zhì)之間的任何層。在步驟304，重新圖形化晶片用于溝槽腐蝕步驟。在步驟308，從第一低選擇性腐蝕劑變?yōu)榈诙哌x擇性腐蝕劑。而后，在步驟310，利用第二高選擇性腐蝕劑來腐蝕殘余有機硅酸鹽通孔電介質(zhì)。這時，已經(jīng)將溝槽和通孔結(jié)構(gòu)腐蝕在晶片上。
參考圖17到22進一步說明這些步驟?，F(xiàn)在參考圖22，顯示本實施例的工藝步驟。在步驟400，圖形化溝槽，例如通過淀積光致抗蝕劑層來實施。而后，在步驟402，通過腐蝕來打開溝槽抗反射覆層和帽。在步驟404，利用第一高選擇性腐蝕劑來腐蝕溝槽，在溝槽終止層10上停止其腐蝕。而后，在步驟406，通過向溝槽底部施加光致抗蝕劑層來圖形化通孔。在步驟406淀積通孔圖形之后，在408腐蝕通孔，再次使用第二低選擇性腐蝕劑。而后，在步驟410，剝離在步驟400或406中至少一個期間施加光致抗蝕劑，利用已知的光致抗蝕劑剝離方法。最后，在步驟412，腐蝕阻擋層。
現(xiàn)在參考圖17，已經(jīng)形成晶片堆棧100，利用第一高選擇性腐蝕劑在其中腐蝕溝槽40。如相對于本發(fā)明的另一實施例所述的那樣，可以用單個腐蝕步驟，或能同時腐蝕多層的多個腐蝕步驟，執(zhí)行腐蝕抗反射覆層4、帽層6和溝槽電介質(zhì)8的步驟。這相應(yīng)于圖22所示的步驟400到404。
現(xiàn)在參考圖18，顯示步驟405和406。在步驟405，剝離光致抗蝕劑2，如上所述。在步驟406，向溝槽40的底部實施光致抗蝕劑300的第二次施加，這對本發(fā)明的原理啟用的雙金屬鑲嵌腐蝕的通開部分進行圖形化。
淀積光致抗蝕劑300之后，再次利用第一低選擇性腐蝕劑來腐蝕掉通孔電介質(zhì)12的主要部分，如圖19所述。相應(yīng)于步驟408的該步驟在腐蝕步驟之后將通孔電介質(zhì)12的步驟留在原位A處。剩余的通孔電介質(zhì)的量大致如上所述。
現(xiàn)在參考圖20，腐蝕步驟408，已經(jīng)執(zhí)行了第二光致抗蝕劑剝離步驟410，從溝槽40的底部去除光致抗蝕劑300。
在圖21，已經(jīng)完成了阻擋層腐蝕步驟412，從通孔20的底部去除阻擋層14。而后，將一層導(dǎo)電TaN阻擋層覆層42加到完成后的雙金屬鑲嵌腐蝕的側(cè)壁和底部?，F(xiàn)在完成雙金屬鑲嵌腐蝕，可以繼續(xù)進一步淀積導(dǎo)電元件。這通常是通過敷設(shè)銅晶種再淀積/充滿Cu來執(zhí)行的。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例顯示并描述了本發(fā)明。然而，對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來講很明顯，可以在形式和細節(jié)上進行多種改變和修改而不背離所附的權(quán)利要求書所說明的本發(fā)明的精神和范圍。尤其是，本發(fā)明的原理具體考慮到包括本文中所教導(dǎo)的一個或多個關(guān)于半導(dǎo)體器件的特征和優(yōu)點，進一步考慮到實現(xiàn)層構(gòu)成的寬陣列、適當?shù)母g化學(xué)處理、腐蝕劑流率、腐蝕次數(shù)、反應(yīng)容器壓力和等離子功率電平。利用本發(fā)明的原理可以具體想到每個替換例。
權(quán)利要求
1.一種具有晶片中的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，這里晶片包括一層有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)，其中，雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)的形成方法包括步驟第一，利用第一低選擇性腐蝕劑腐蝕通過有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分，第一腐蝕步驟余下有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分；和第二，利用第二高選擇性腐蝕劑腐蝕掉有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述晶片還包括有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)下面的金屬化物體，金屬化物體和有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)由一阻擋層分開，該方法還包括下述步驟第二腐蝕步驟之后，腐蝕通過部分阻擋層到金屬化物體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分還包括溝槽電介質(zhì)和大部分通孔電介質(zhì)，殘余部分還包括通孔電介質(zhì)的殘余部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，還包括施加到有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層上的一層抗反射覆層和一帽層，第一腐蝕步驟之前，該方法還包括下述步驟用光致抗蝕劑在晶片的頂部上圖形化一通孔；和腐蝕開所述抗反射覆層和帽層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，第二腐蝕步驟之后，該方法還包括步驟剝離光致抗蝕劑；用第二光致抗蝕劑在晶片的頂部上圖形化一溝槽；和腐蝕所述溝槽，使之部分通過有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5所述的半導(dǎo)體器件，該方法還包括下述步驟形成第一有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層和第二有機硅酸鹽電介質(zhì)層的有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)，第一和第二有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層由一溝槽終止層分開；和用溝槽終止層停止溝槽的腐蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，包括有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)下面的阻擋層，第二腐蝕步驟之后，該方法還包括腐蝕通過阻擋層的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，從由Ar/N2/CF4/、Ar/N2/C2F6和Ar/N2/C4F8/O2組成的腐蝕劑混合物組中選擇低選擇性腐蝕劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，高選擇性腐蝕劑是Ar/N2/C4F8的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分包括大部分溝槽電介質(zhì)和部分通孔電介質(zhì)，殘余部分還包括大部分通孔電介質(zhì)。
11.一種用于在晶片中形成雙金屬鑲嵌腐蝕結(jié)構(gòu)的方法，該晶片包括一層有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)，該方法包括下述步驟第一，利用第一低選擇性腐蝕劑腐蝕通過有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分，第一腐蝕步驟余下有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分；和第二，利用第二高選擇性腐蝕劑腐蝕掉有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的殘余部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述晶片還包括有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)下面的金屬化物體，金屬化物體和有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)由一阻擋層分開，該方法包括下述步驟第二腐蝕步驟之后，腐蝕通過部分阻擋層到金屬化物體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11-12中任何一項所述的方法，其中，有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分還包括溝槽電介質(zhì)和大部分通孔電介質(zhì)，殘余部分還包括通孔電介質(zhì)的殘余部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中任何一項所述的方法，用于在晶片上形成通孔在先雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)，該晶片還包括施加到有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層上的一層抗反射覆層和一帽層，在第一腐蝕步驟之前，該方法還包括下述步驟用光致抗蝕劑在晶片的頂部上圖形化；和腐蝕開抗反射覆層和帽層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，在第二腐蝕步驟之后還包括下述步驟剝離光致抗蝕劑；用第二光致抗蝕劑在晶片的頂部上圖形化一溝槽；和腐蝕所述溝槽，使之部分通過有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13-15所述的方法，還包括下述步驟形成第一有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層和第二有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層的有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)，第一和第二有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)層由溝槽終止層分開；和用溝槽終止層停止溝槽的腐蝕。
17.根據(jù)權(quán)利要求11-16中任何一項所述的方法，用于包括有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)下面的阻擋層的晶片，該方法還包括在第二腐蝕步驟之后腐蝕通過阻擋層的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求11-17中任何一項所述的方法，其中，從包括Ar/N2/CF4/、Ar/N2/C2F6和Ar/N2/C4F8/O2的腐蝕劑混合物組中選擇低選擇性腐蝕劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中任何一項所述的方法，其中，高選擇性腐蝕劑是Ar/N2/C4F8。
20.根據(jù)權(quán)利要求11-19中任何一項所述的方法，其中，有機硅酸鹽玻璃電介質(zhì)的主要部分包括大部分溝槽電介質(zhì)和部分通孔電介質(zhì)，殘余部分還包括大部分通孔電介質(zhì)。
全文摘要
用于在晶片中形成雙金屬鑲嵌腐蝕結(jié)構(gòu)的方法，和根據(jù)該方法形成的半導(dǎo)體器件。本發(fā)明利用兩步腐蝕工藝來形成有機硅酸鹽電介質(zhì)層中的雙金屬鑲嵌結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，利用第一低選擇性腐蝕劑來進行第一腐蝕步驟，第一低選擇性腐蝕劑腐蝕完全通過溝槽電介質(zhì)(8)并幾乎完全通過通孔電介質(zhì)(12)，余下阻擋層上通孔電介質(zhì)的小量殘余，阻擋層保護由阻擋層(14)所保護的金屬化物體。第一腐蝕步驟之后，利用第二高選擇性腐蝕劑來執(zhí)行第二腐蝕步驟。進行第二腐蝕步驟而對阻擋層幾乎沒有破壞。本發(fā)明的可選實施例考慮了“溝槽在先”腐蝕策略。
文檔編號H01L21/768GK1645605SQ20051005433
公開日2005年7月27日 申請日期2001年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者J·M·弗蘭納, I·莫里 申請人:蘭姆研究有限公司