一种提高质量的镶嵌结构制作方法.pdf

本发明提供了一种可提高质量的镶嵌结构制作方法。现有技术在沉积完金属间介质层后并未对其进行平坦化处理，致使后续制作在该金属间介质层中的镶嵌结构易出现桥接现象。本发明先提供一其上制作有层间介质层的硅衬底；然后在该层间介质层上沉积金属间介质层；再进行化学机械抛光以平坦该金属间介质层；接着通过光刻和刻蚀工艺在该金属间介质层上形成用于容置镶嵌结构的容置凹槽；之后在该容置凹槽槽壁上制作扩散阻挡层；然后在该容置凹槽中填充金属铜并通过铜化学机械抛光工艺形成镶嵌结构。采用本发明可避免镶嵌结构间出现桥接现象，进而可提高镶嵌结构的质量和器件的成品率。

1、  一种可提高质量的镶嵌结构制作方法，包括以下步骤：a、提供一硅衬底，其上制作有层间介质层；b、在该层间介质层上沉积金属间介质层；c、通过光刻和刻蚀工艺在该金属间介质层上形成用于容置镶嵌结构的容置凹槽；d、在该容置凹槽槽壁上制作扩散阻挡层；e、在该容置凹槽中填充金属铜；f、通过铜化学机械抛光工艺形成镶嵌结构；其特征在于，该方法在步骤b和c间还进行一化学机械抛光步骤以平坦该金属间介质层。

2、  如权利要求1所述的可提高质量的镶嵌结构制作方法，其特征在于，该层间介质层为氮化硅。

3、  如权利要求1所述的可提高质量的镶嵌结构制作方法，其特征在于，该金属间介质层为二氧化硅或掺杂有硼、磷或氟元素的二氧化硅。

4、  如权利要求1所述的可提高质量的镶嵌结构制作方法，其特征在于，该扩散阻挡层为上下层叠的氮化钽和钽。

5、  如权利要求1所述的可提高质量的镶嵌结构制作方法，其特征在于，在步骤e中，通过电镀工艺在该容置凹槽中填充金属铜。

一种提高质量的镶嵌结构制作方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种提高质量的镶嵌结构制作方法。
背景技术
当半导体器件进入深亚微米的时代后，金属导线中的电流密度不断增大，响应时间不断缩短，传统铝导线已越来越满足不了需要。铜导线具有比铝导线低的电阻率和高的抗电子迁移能力，因此铜制程(或称为镶嵌结构制作方法)已逐渐成为半导体行业的主流工艺。现有技术在进行铜制程时，先提供一其上制成有层间介质层(ILD)的硅衬底，然后在该层间介质层上沉积金属间介质层(IMD)，之后通过光刻和刻蚀工艺在金属间介质层中形成用于容置镶嵌结构的容置凹槽，最后在该容置凹槽槽壁上制作扩散阻挡层且在该容置凹槽中填充金属铜并进行铜化学机械抛光工艺形成镶嵌结构。
但是通过上述铜制程形成的镶嵌结构易出现铜残留和由此产生的桥接(bridge)现象，参见图1，第一、第二和第三镶嵌结构10、11和12制作在金属间介质层1中，第一和第二镶嵌结构10和11间出现了铜残留结构13，该铜残留结构13会造成第一和第二镶嵌结构10和11间的桥接现象。该桥接现象通过调整铜化学机械抛光工艺的参数并不能有效去除，究其原因发现是由于金属间介质层1表面的不平坦所造成的，现有技术在沉积金属间介质层1后并没有平坦其表面的步骤，随着半导体器件的最小特征尺寸的进一步减小，由金属间介质层1表面的不平坦所造成的镶嵌结构的桥接现象会越来越频繁的出现，如此半导体器件的成品率也会因此而降低。
因此，如何提供一种可提高质量的镶嵌结构制作方法以避免因金属间介质表面的不平坦所造成的镶嵌结构桥接现象，进而可提高镶嵌结构的质量和器件的成品率，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高质量的镶嵌结构制作方法，通过所述方法可避免因金属间介质层表面的不平坦所造成的镶嵌结构桥接现象，进而可提高镶嵌结构的质量和器件的成品率。
本发明的目的是这样实现的：一种可提高质量的镶嵌结构制作方法，包括以下步骤：a、提供一硅衬底，其上制作有层间介质层；b、在该层间介质层上沉积金属间介质层；c、通过光刻和刻蚀工艺在该金属间介质层上形成用于容置镶嵌结构的容置凹槽；d、在该容置凹槽槽壁上制作扩散阻挡层；e、在该容置凹槽中填充金属铜；f、通过铜化学机械抛光工艺形成镶嵌结构；该方法在步骤b和c间还进行一化学机械抛光步骤以平坦该金属间介质层。
在上述的可提高质量的镶嵌结构制作方法中，该层间介质层为氮化硅。
在上述的可提高质量的镶嵌结构制作方法中，该金属间介质层为二氧化硅或掺杂有硼、磷或氟元素的二氧化硅。
在上述的可提高质量的镶嵌结构制作方法中，该扩散阻挡层为上下层叠的氮化钽和钽。
在上述的可提高质量的镶嵌结构制作方法中，在步骤e中，通过电镀工艺在该容置凹槽中填充金属铜。
与现有技术中在沉积完金属间介质层后并未对其进行平坦化处理，致使后续制作在该金属间介质层中的镶嵌结构易出现桥接现象相比，本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法在硅衬底上沉积完金属间介质层后还通过化学机械抛光平坦其表面，如此在该经平坦处理的金属间介质层上通过光刻、刻蚀、电镀沉积和化学机械抛光工艺形成的镶嵌结构出现桥接现象的概率大大降低，进而可提高镶嵌结构的质量和器件的成品率。
附图说明
本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法由以下的实施例及附图给出。
图1为现有技术制成的镶嵌结构的示意图；
图2为本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法的流程图；
图3至图8分别为完成图2中步骤S20至S26后硅衬底的剖视图。
具体实施方式
以下将对本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法作进一步的详细描述。
参见图2，本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法首先进行步骤S20，提供一硅衬底，其上制作有层间介质层。在本实施例中，所述层间介质层为氮化硅。
参见图3，其显示了步骤S20中提供的硅衬底的剖视图，如图所示，硅衬底2上制作有半导体器件、第一层金属20和层间介质层21。
接着继续步骤S21，在所述层间介质层上沉积金属间介质层，所述金属间介质层为二氧化硅或掺杂有硼、磷或氟元素的二氧化硅。
接着继续步骤S22，进行化学机械抛光以平坦所述金属间介质层。
参见图4，结合参见图3，图4显示了完成步骤S22后硅衬底的剖视图，如图所示，金属间介质层1沉积在层间介质层21上，且其表面因进行了化学机械抛光工艺而具有极高的平整度。
接着继续步骤S23，通过光刻和刻蚀工艺在所述金属间介质层上形成用于容置镶嵌结构的容置凹槽。
参见图5，结合参见图3和图4，图5显示了完成步骤S23后硅衬底的剖视图，如图所示，第一、第二和第三容置凹槽100、110和120由左至右依次排布在金属间介质层1中。
接着继续步骤S24，在所述容置凹槽槽壁上制作扩散阻挡层。在本实施例中，所述扩散阻挡层为上下层叠的氮化钽和钽。
参见图6，结合参见图3至图5，图6显示了完成步骤S24后硅衬底的剖视图，如图所示，扩散阻挡层3沉积在第一、第二和第三容置凹槽100、110和120的槽壁上。
接着继续步骤S25，在所述容置凹槽中填充金属铜。在本实施例中，通过电镀工艺在所述容置凹槽中填充金属铜。
参见图7，结合参见图3至图6，图7显示了完成步骤S25后硅衬底的剖视图，如图所示，金属铜4沉积在第一、第二和第三容置凹槽100、110和120中且覆盖在金属间介质层1上。
接着继续步骤S26，通过铜化学机械抛光工艺形成镶嵌结构。
参见图8，结合参见图3至图7，图8显示了完成步骤S26后硅衬底的剖视图，如图所示，第一、第二和第三镶嵌结构10、11和12分别设置在第一、第二和第三容置凹槽100、110和120中，与图1中相比，图8中的第一和第二镶嵌结构10和11间并未出现了铜残留结构13，于是图8中第一和第二镶嵌结构10和11间也不会出现因铜残留所造成的桥接现象。
综上所述，本发明的可提高质量的镶嵌结构制作方法在硅衬底上沉积完金属间介质层后还通过化学机械抛光平坦其表面，如此在所述经平坦处理的金属间介质层上通过光刻、刻蚀、电镀沉积和化学机械抛光工艺形成的镶嵌结构出现桥接现象的概率大大降低，进而可提高镶嵌结构的质量和器件的成品率。