TW295712B - - Google Patents

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Description

205712
Al B7 五、發明説明（/ < 相關申請案的交互參照 > 下列一倂分派的美國專利申請案合倂在此參考： TI案件序號 申請曰發明者 標題里 ΊΊ-18509 08/137,658 10/15/93 Jeng TI-18867 08/201,679 2/25/94 Jeng et al TI-18929 08/202,057 2/25/94 Jeng TI-19068 4/28/94 Cho TI-19071 4/27/94 ΤΙ-18941 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -19072 5/20/94 5/20/94
Planarized Structure for Line-to-Line Capacitance Reduction Selective Filling Narrow Gaps with Low-dielectric-constant materials Planarized Multilevel Interconnect Scheme with Embedded Low-Dielectric-Constant Insulators Low Dielectric Constant Insulation in VLSI applications Havemann Via Formation in Polymetric Materials , Gnade et al A Low Dielectric Constant Material for Electrics Applications Havemann et Interconnect Structure with an al Integrated Low Density Dielectric -3- 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 相關申請案的交互參照（繼續） η案件申請日發明者 標題 m TI-19073 SH1194 Tigelaar et al Suppression of Interlead Leakage when using Airgap dielectric TI-19154 5/27/94 Tsu Reliablity Enhancement of Aluminum interconnects by Reacting Aluminum Leads with a Strengthening Gas TI-19254 5/27/94 Havemann Two-step Metal Etch Process for Selective
Gap Fill of Submicron Intreconnects and Structure for Same <發明領域> 本發明一般而言係關於半導體裝置的裝配，且更特別地 是關於有次微米間隔和使用低電容率材料於導線之間的 金屬互連層的圖案化》 , <發明背景> 半導體在電子的運用方面被寬廣地使用於積體電路，包 含收音機與電視。如此的積體電路通常地使用多數個電 晶體裝配在單一晶矽上。很多積體電路目前包含多數個 -4 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（2丨〇X297公釐） —---------裝------訂------線 • { (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 ----—---- 五、發明説明（3) 金屬化層來互連。當幾何收縮與機能的密度增加時’它 變成絕對必要來減少在多層金屬化系統之內的RC時間 常數。 <發明槪要> 雖然通常地使用於過去來隔絕每個金屬線的電介質是二 氧化矽，近來的趨勢是使用低介質常數的材料以減少 RC時間常數》很多低電介質絕緣子是純的聚合物（例如聚 對二甲苯，鐵弗龍，聚醯亞胺（polyimide))或有機的“旋 轉塗布玻璃’’(OSOG，例如倍半氧矽烷與矽氧烷玻璃>。 這些低電容率材料的結構強度及/或機械穩定，特別是使 用於目前處理的提高的溫度，一般而言是比二氧化矽 弱。 如此，於半導體工業使用低電容率材料已經造成需要一 種方法以在一個半導體晶圓上增加互連的結構支撐。在 此揭露一種半導體裝置和方法以一個新奇的方式來解決 此問題。低電容率材料只被使用在有間隔緊密的導線的 區域，減少不要的電容於間隔緊密的導線之間，而傳 統的介質材料被使用在其它地方提供強的結構支撐。 本發明的一實施例包含沉積一個金屬層在一個半導體晶 圓的基片上，其中金屬層有一個第一個區域與一個第二 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ---------------IT------^ • f 』 { f請先閲讀背面之注意事再磺寫本頁j 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Μ Β7 五、發明説明（） 個區域。一個絕緣層被沉積在金屬層上，此絕緣層是以 間隔寬廣的導線和間隔緊密的導線的一個導體圖案予以 圖案化。間隔寬廣的導線被形成在金屬層的第一個區 域，其中間隔寬廣的導線具有以大於最小導線間隔一倍半 隔開的導線。至少間隔緊密的導線的鄰接部份被形成在 金屬層的第二個區域，其中間隔緊密的導線具有小於或 等於最小導線間隔一倍半隔開的導線。一個低電容率材 料被沉積於間隔緊密的導線的鄰接部份之間。一個結構 的介質層被沉積在至少間隔寬廣的導線之間。此低電容 率材料是一個具有低於3的介質常數的材料。 本發明的另外的實施例包含沉積一個金屬層在一個基片 上。此金屬層有一個第一個區域與一個第二個區域。一 個絕緣層被沉積在此金屬層上，且一個阻抗層被沉積在 此絕緣層上。此阻抗層被予以圖案化以形成間隔寬廣的 導線和間隔緊密的導線的一個導體圖案在絕緣層上》此 阻抗層被移去。然後晶圓被蝕刻以形成至少在金屬層的 结一個區域的間隔寬廣的導線與至少在金屬層的第二個 區域的間隔緊密的導線的鄰接部份。一個低電容率材料 被沉積於至少間隔緊密的導線的鄰接部份之間。一個結 構的介質層然後被沉積於至少間隔寬廣的導線之間。 本發明的另外的實施例還包含沉積一個金屬層在一個基 片上，此金屬層有一個第一個區域與一個第二個區域。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I:--------L------?r--1----4 丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明説明（） —個絕緣層被沉積在此金屬層上，且一個第一個阻抗是 沉積在此絕緣層上。第一個阻抗予以圖案化以形成一個導體 圖案在絕緣層上，而第一個阻抗被移去。金屬層的第二 個區域被覆蓋著一個第二個阻抗》金屬層的第—個區域 被蝕刻以形成間隔寬廣的導線。一個第一個結構的介質 層被沉積至少在間隔寬廣的導線。第二個阻抗被移去以 暴露金屬層的第二個區域。金屬層的第二個區域被蝕刻 以形成至少於金屬層的第二個區域的間隔緊密的導線的 鄰接部份》—個低電容率材料被沉積於至少間隔緊密的 導線之間。一個第二個結構的介質層被沉積在至少間隔 寬廣的導線上》 一個更進一步地實施例包含一個包含有一個第一個區域 與一個第二個區域的一個基片的半導體裝置結構。間隔 寬廣的導線以一個於間隔寬廣的導線之間的第一個結構 的介質層被形成在基片的第一個區域。間隔緊密的導線 的鄰接部份以一個於間隔緊密的導線之間的低電容率材 料被形成在基片的第二個區域。一個單一同種的餹構的 介質層被沉積在低電容率材料上以及間隔寬廣的導線之 間。 一個本發明的優勢包含經由只有在有間隔緊密的導線的 區域放置結構微弱的低電容率材料於需要的地方來改善 結構強度。 -7- 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ I. A7 295712 _B7 五、發明説明（έ) 本發明的一個更進一步地優勢包含減少間隔緊密的金屬 導線的邊緣電容。一個第一個結構的介質層或蝕刻中止 介質層位於金屬導線上，其結果造成在間隔緊密的金屬 導線上的低電容率材料的高度增加。此允許了低電容率 材料延伸超出金屬導線的頂端，提供了流程邊際的增 加。 本發明的另外的優勢是下列的金屬導線可經過一個結構 穩定且高品質介質材料來形成，因此能利用傳統的形成 流程。 一個進一步優勢是一個單一同種的結構的介質層被沉積 在間隔寬廣的導線與低電容率材料上。 <圖式簡述> 在圖中，形成說明書之一完整部份且與將與其一起硏 讀，且於多種視圖中類似的數字與符號被使用來指示類 似的零組件，除非有其它指示： 圖1A-1E與2A-2D顯示一個半導體裝置的一個部份的剖 面圖，舉例說明本發明的一個第一個實施例； -8 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） ---------------IT------^ . ^ * (請先閲讀背面之注意事項再矽寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7) 圖3A-3D，4A-4D，與一個半導體裝置的一個 部份的剖面圖，舉例說 的一個第 二個實施例； 和 圖6A-6B顯示本發明的二個實施例的剖面圖，其增加的 一個特色在沉積鈍化層在金屬導線上。 <較佳實施例詳述> 本較佳實施例的製造與使用在下面詳細談論。然而，應 該感謝本發明提供了很多可適用的發明槪念，其能夠在 廣泛的特定環境中被具體化。所談論的特定實施例只是 製造與使用本發明的特定途徑的說明，並不用來界定本 發明的範圍。 下列是一些較佳實施例與另外選擇的實施例的敘述，包 含製造方法。在不同圖中的對應的數字與符號參照對應 的零件，除非另有指示。下面的圖表1提供實施例與圖 式的基本元件的槪觀》 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） I — 111 11 111111 訂 I n ϋ 11 n 線 i - - ^ ... (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
B 五、發明説明（9) 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 圖表1 圖式基 本元件 較佳或 特定例 子 通用名稱 一'SSSS!K\ 其它交互的例子或敘述 10 半導體晶 圓 12 矽氧化 基片 可能包含其它金屬層或其它半 物在單 晶矽上 導體基本元件，（例如電晶體， 二極體）； 複合的半導體（例如GaAS， InP，Si/Ge， SiC )可用於代 替Si 〇 14 鋁合金 金屬層 TiN/AICu/TiN 三層； Al，Cu，Mo，W - Ti，Si 的合金； 多晶矽，矽化物，氮化物，鎢 鋼； 以Ti或TiN置下層的HCu合 金； 金屬層。 15 金屬層14 的第一個 部份 間隔寬廣的導線16將形成於此 的金屬層14的第一個部份。 -10- (請先閲讀背面之注意事項再鲈寫本頁〕 •裝· 訂 -線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨0X297公釐） 五、發明説明（f) A7 B7 圖表ι(繼續） 16 間隔寬廣 的導線 17 金屬層14 的第二個 部份 間隔緊密的導線18將形成於此 的金屬層14的第二個部份。 18 間隔緊密 的導線 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意事 項 再 寫 本 頁 裝 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（/〇) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 _^表ι(繼續） 圖式基 本元件 較佳或 特定例 子 通用名稱 其它交互的例子或敘述 26 Si〇2 第一個結 氧化物，氮化物，密集的玻璃， 構的介質 無機的固體，有機的固體，其它 層 合適的硬式電介質；氧化物。 34 聚對二 低電容率 其它的聚合物電介質諸如鐵弗 甲苯 材料 龍，氣凝膠，空氣間隙（鈍氣或 眞空>。 36 PETEOS 第二個結 Silsesquioxane SOG ;其它的 (等離子 構的介質 氧化物。 增強四 層 乙氧基 矽） 38 PETEOS 鈍化層 氧化物或氮化物層。 39 氮化矽/ 蝕刻中止 二氧化矽，“絕緣層”，PETEOS 二氧化 介質層 j 矽 -12- _本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐） L---------裝------訂------線I ί - { (請先聞讀背面之注意事項再楨寫本頁) 712 A7 B7 5 : 9} 五 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖式基 本元件 較佳或 特定例 子 通用名稱 其它交互的例子或敘述 44 .第一個製版 包含用於寬廣地和間隔緊密的 導線的圖案。 46 第一個阻抗 層 光阻。 48 第一個阻抗層 的暴露部份 50 光阻 光靈敏的聚醯亞胺。 j 52 PETEOS 硬式氧化 物罩幕 氮化物 圖1-2顯示本發明的一個第一個實施例》圖1A顯示一個 13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I.--------------訂——:-----崎 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（/2) 具有一個基片12的半導體晶圓10，此基片12可譬如包 含電晶體，二極體，與其它熟知於此技術的半導體基本 元件（未顯示 >。半導體晶圓10亦可包含金屬層。金屬層 14被沉積在基片12上。金屬層14可包含譬如一個鋁合金 或一個鈦-鎢/鋁雙層合金且通常地是0.5到2微米厚。金 屬層14已被分成了二個部分；一個間隔寬廣的導線16 將在此形成的第一個區域15，與一個至少間隔緊密的導 線18的鄰接部份將在此形成的第二個區域17。 單一導線可能有間隔緊密的和間隔寬廣的部份。對於此 狀況，至少有二個可選擇的現成可用的方法來阻斷移去 這些間隔緊密的導線將在此形成的區域》—個方法是只 罩幕這些鄰接另外導線（鄰接部份）的導線部份》亦或是 對於一個至少有一個部份是間隔緊密的導線，整個的間 隔緊密的導線能被阻斷》爲了討論，方便只談#間隔寬 廣的導線#和”鄰接部份”，鄰接部份是間隔緊密的導 線（至少其某些導線也可有不鄰接其它導線的部份 >。應該 了解間隔緊密的導線的非鄰接部份可以〃鄰接部份”或 者是〃間隔寬廣的導線”來處理。 蝕刻中止介質層39被沉積在金屬層14上。一個第一個阻 抗層46然後沉積在蝕刻中止介質層39上。第一個阻抗層 46最好包含光阻，或其它的阻抗，諸如使用感光性的聚 醯亞胺。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ΙΓ-------i^.------IT------^1, ί · ί (請先閲讀背面之注意事項再域寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _ B7五、發明説明（/3) 晶圓1〇被以第一個製版44罩幕，其包含導體圖案（如所 有此層的導體同時予以圖案化，對齊問題一般而言被避 免了，縱使所有導體不是同時被蝕刻，或假如單一導 體的二個部份在不同時間蝕刻；然而，最好所有導體的 所有部份一起被蝕刻）。第一個製版44是如此架構以便間 隔寬廣的和間隔緊密的導線的所有部份同時予以圖案 化。第一個阻抗層46的未遮蓋部份被暴露如顯示於圖 1B。第一個阻抗層的暴露部份48被顯影與移去。蝕刻中 止介質層39與金屬層14被蝕刻，通常是以分開的步驟 (圖1C)，以形成間隔寬廣的導線16與間隔緊密的導線 18。 間隔寬廣的導線16可通常地有一個少於一的間隔縱橫 比，（間隔縱橫比是金屬導線的高度比較於丨除於丨導線 之間的空間），通常間隔寬廣的導線16是以最小導線間隔 的一倍半或更大間隔來分開》如此間隔寬廣的導線I6之 間的空間是足夠來防止過度的電容效果，且因而不需要 低電容率材料來隔離。 間隔緊密的導線18通常地有大於或相等於一的間隔縱橫 比。一般而言，間隔緊密的導線18的間隔距離通常低於 一微米，且其間隔可與最小導線（導體 >寬度相同。道些 於導線之間的空間是足夠接近且可能有顯著的寄生電 -15- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I ) .裝. 訂 -線^---: 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（/<0 容，是以結構將自於間隔緊密的導線18之間的低電容率 材料34中獲益。 第一個阻抗層46然後被剝除（圖1D)。低電容率材料34能 被應用在整個晶圓1〇(圖1E)上且可平面化。低電容率材 料34包含一個有一個低電介質常數的材料，最好是一個 聚合物電介質，諸如：以介質常數大約少於3的聚對二 甲苯或鐵弗龍。 一個薄硬的氧化物罩幕52被應用在低電容率材料34上 (圖2A)。一個第二個阻抗層50被應用在此硬氧化物罩幕 52上且被暴露（藉第二個製版，未顯示 >，且從包含間隔 寬廣的導線16的區域移去（圖2A)。此硬氧化物罩幕52與 低電容率材料34被從包含間隔寬廣的導線16的區域移去 (圖2B)，但剩餘在包含間隔緊密的導線18的晶圓的區 域。接著此硬氧化物罩幕52被從包含間隔緊密的導線18 的區域移去且低電容率材料34被移除（例如深蝕刻 >到一 個金屬層上的蝕刻中止介質層39的頂端或之下的冰平 (圖2C)。蝕刻中止介質層39當作一個對低電容率介質層 34蝕刻劑的蝕刻停止器，最好低電容率材料34不被蝕 刻往下超過間隔緊密的金屬導線18的頂端》最好，此 低電容率材料34位於間隔緊密的金屬導線18的頂端之上 一個相等於30-50%金屬導線18厚度的距離以消除或減 少在間隔緊密的金屬導線18的角落或頂端的於金屬導線 -16- (婧先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
,tT il· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 _____B7__ 五、發明説明（/5) 18之間的邊緣電容’此邊緣電容的減少是本發明的一 個優勢’其是低電容率材料34的高度增加的結果，其可 延伸超出間隔緊密的金屬導線18的頂端。然後，第一個 結構的介質層26被沉積在整個的晶圓10上且可被平面化 (圖2D)。一個第一個實施例的優勢是整個晶圓被塗上單 一同種的層（第一個結構的介質層26)。 一個第二個實施例被顯示於圖3_S。圖3A顯示一個有一 個基片12的半導體晶圓1〇，與一個沉積在基片12上的 金屬層14。金屬層I4有二個部分；一個間隔寬廣的導 線將在此形成的第一個區域15，與一個間隔緊密的導線 將在此形成的第二個區域17。蝕刻中止介質層39被沉積 在金屬層I4上。第一個阻抗層46然後沉積在蝕刻中止介 質層39上。此第一個阻抗層46最好包含光阻，或其它 的阻抗，諸如使用感光性的聚醯亞胺。 晶圓1〇被以第一個製版44罩幕，其包含用於間隔寬廣的 和間隔緊密的導線的導體圖案。第一個阻抗層46<的未遮 蓋部份被暴露如顯示於圖3B。第一個阻抗層46的暴露部 份48被顯影與移去，且蝕刻中止介質層39被蝕刻（圖 3C> »晶圓1〇被覆蓋著一個第二個阻抗層50，其最好包 含感光性的聚醯亞胺，但可能是一個光阻，第二個阻抗 層係暴露（經由一個第二個製版，未顯示）於一個圖案以便 金屬層14的第二個區域I7保持覆蓋著第二個阻抗層 -17- (请先閲讀背面之注意事項再读寫本頁) -裝. 訂 •線 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） Α7 Β7 五、發明説明（） 50(圖 3D>。 金屬層14被蝕刻以形成間隔寬廣的金屬導線16(圖4A) · 第一結構的介質層26被沉積在整個晶圓10上（一般而 言，但未示，在圖案阻抗50上且然後從至少第二個阻抗層 5〇的頂端移去）以獲得圖4B的結構。在此時，間隔寬廣 的導線16已被形成了，而金屬層14的第二個區域17仍 未蝕刻且同時也依然被第二個阻抗層50覆蓋著。然後 第二個阻抗層50從金屬層14的第二個區域17移去，其 依然被塗上圖案的蝕刻中止介質層39。金屬層14被蝕刻 以形成間隔緊密的導線18，如顯示於圖4D。 接著低電容率材料34被應用在整個晶圓10上（圖5A>而移 除（例如深蝕刻，譬如，以一個定時蝕刻（timed etch»到 —個在間隔緊密的導線18上的蝕刻中止介質層39的頂端 或之下的水平（圖SB)。如於第一個實施例，低電容率材 料34位於間隔緊密的金屬導線18的頂端之上一個相等於 30-50%金屬導線18厚度的距離以消除或減少在^隔緊 密的金屬導線18的角落或頂端的於金屬導線18之間的邊 緣電容。最後，第二個結構的介質層36被沉積在間隔緊 密的金屬導線18上的蝕刻中止介質層39，低電容率材料 34與可能第一個結構的介質層26之上，如顯示於圖5C » 最好，PETEOS被用於第二個結構的介質層36。 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（2丨〇'乂297公釐） -43 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、言 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（^) 通常地，對於本發明，第一個結構的介質層26與第二 個結構的介質層36包含一個氧化物而蝕刻中止介質層39 包含一個介質常數少於3的低電介質常數的OSOG。然 而，能使用其它的材料結合。譬如，蝕刻中止介質層 39可包含一個氧化物，而第一個與第二個結構的介質層 26和36兩者可以是鐵弗龍或聚對二甲苯。後面的結合可 特別地與包含氣凝膠或乾凝膠的低電容率材料34相容。 圖6A顯示第一個實施例的另一個方式，於其中，在顯 示於圖1D的步驟之後，一個鈍化層38被形成在蝕刻中 止介質層39的暴露部份，間隔寬廣的導線16的側壁與間 隔緊密的金屬導線18與基片12上。此鈍化層38特別是 有益於間隔緊密的導線18因爲它防止於金屬導線18與低 電容率材料34之間的反應。同樣地，第二個實施例的另 一個方式顯示於圖6B，於其中，在顯示於圖4D的步驟 之後，一個鈍化層38被形成在蝕刻中止介質層39的暴 露部份，間隔緊密的金屬導線18的側壁與基片12上。 j 雖然圖1A-1E與2A-2D的流程一般而言是較佳的，其它 交互的流程（未顯示）能被使用來完成本質上相同的結 果。譬如，以圖1D的架構開始（在所有此層的導線予以 圖案化後），能利用於圖案SO的反轉（inverse)的阻抗（因 而留下阻抗覆蓋在間隔寬廣的導線>，m楨低竜容宇材 料，rtfn化以接露蝕刻中止介質層39,除去阻抗以獲得 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I 1111 ^^1 111 訂 I 11 I 線 • ί - , ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 295712 五、發明説明（/8 ) 圖2C的架構，且然後沉積結構的電介質以獲得圖2D的 結構。 (請先閱讀背面之注意事項再績寫本頁) 另外的例子，再一次以圖1D的架構開始（在所有此層的 導線予以圖案化後>，能沉積結構的電介質的一個第一個 層，利用圖案50的反轉（inverse)的阻抗，蝕刻結構的電 介質，除去阻抗，沉積低電容率材料，平面化以暴露 蝕刻中止介質層39(例如，以一個定時蝕刻或化學機械磨 光''(chemical mechanica丨po丨ishing>)且然後沉積結構的電 介質的一個第二個層以獲得圖5C的結構。 仍是另外的例子，再一次以圖1D的架構開始（在所有此 層的導線予以圖案化後），能利用圖案50的阻抗，沉積結 構的電介質的一個第一個層，平面化以暴露蝕刻中止介 質層39,除去阻抗，沉積低電容率材料，再一次平面 化以暴露蝕刻中止介質層39，然後沉積結構的電介質的 一個第二個層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 仍是另外的例子，以圖3C的架構開始（在蝕刻中止介質 層39予以圖案化之後），能利用圖案50的反轉的阻抗並 蝕刻鄰接部份，沉積低電容率材料，平面化以暴露蝕 刻中止介質層39 ,除去阻抗，蝕刻間隔寬廣的導線16, 且沉積結構的電介質以獲得圖2D的結構。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7_____ 五、發明説明（/^) 本發明一般而言利用“輪廓’’(“delineation”)圖案阻抗從至 少間隔緊密的導線的鄰接部份的區域劃分至少間隔寬廣 的導線的區域，且如此以允許低電容率材料的沉積至少 於間隔緊密的導線的鄰接部份的區域並允許結構的電介 質的沉積於至少間隔寬廣的導線的區域。再一次，間隔 緊密的導線的非鄰接部份可以“鄰接部份’’或者是“間隔 寬廣的導線”來處理。但此“輪廓”圖案需要一個另外的罩 幕步驟（除了傳統的導體圖案罩幕外），此另外的罩幕步 驟的對齊不是重要的所以沒有額外實際估計對齊容差的 需要。爲更進一步地避免對齊問題，本發明一般而言於 單一罩幕步驟提供用於導體圖案的決定（雖然那不是較 佳的，然而間隔寬廣的導線可以從至少間隔緊密的導線 的鄰接部份被分開蝕刻>。 用於次微米互連選擇性間隙塡充之雙罩幕的新奇的方法 對傳統的流程提供了明確的優勢。第一，結構地微弱的 低電容率材料被限制到自它獲益的區域。於這些低電容 率材料不被需要的區域，結構的介質層提供較妒結構的 支撐。此結果是一個全部較強的結構，且有更好的熱移 轉能力（因爲低電容率材料的熱移轉較差 >。於第一個實施 例，此結構的電介質是單一同種的層，這是一個更進一 步的優勢。 第二，第一個實施例提供用於立刻圖案化整個金屬層， -21 - ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2Η)Χ297公釐） ---------LI#------,玎------i • 一 - - t (請先閲讀背面之注意事項再矽寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（20) 消除第二個實施例可能的對齊問題。圖案第二個阻抗以 罩幕間隔寬廣的導線的第二個製版能被相對容易地從存 在用於金屬層的第一個製版產生。如此，第一個實施例 的實行可更易進入目前的流程流動。 第三，在間隔緊密的導線18的頂端的蝕刻中止介質層 39有減少於間隔緊密的導線18之間的電容的另外優勢。 蝕刻中止介質層39允許於間隔緊密的導線18之間的低電 容率材料34的高度增加，使低電容率材料能夠延伸超出 金屬導線的頂端》提供了流程邊際的增加。 本發明的第四個優勢是其是到在下列的金屬導線可經由 一個結構穩固且高品質介質（間隔緊密的導線18頂端的 蝕刻中止介質層39>來形成。因此傳統的經由形成流程能 被利用。 雖然本發明已參考說明的實施例被敘述了，此敘述並不 被解釋爲一種限制的意味。對於熟練於此技術的人們在 令參考敘述後，其說明的實施例的多樣修正與結合和本 發明的其它實施例是明顯的。是以附加的申請專利範圍 包含任何如此的修正或實施例。 •22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 裝.
、1T 線

Claims (1)

  1. 修正 經濟部中央揉準局員工消費合作社印装 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍U㉙⑽為二 Amended Claims in Chinese- Enel.(Π) ^氏國Sb年8月吣印^要)-· (Submitted on Agust ^ , 1996) 1 · 一種在一個半導體晶圓裝配絕緣導線的方法，包含 步驟： 沉積一個金屬層在一個基片上，該金屬層有一個第一個 區域與一個第二個區域； 沉積一個絕緣層在該金屬層上； 圖案化一個間隔寬廣的導線和間隔緊密的導線的導體圖 案在該絕緣層上；與 利用一個圖案化之阻抗從至少間隔緊密的導線的鄰接部 份的區域劃分出至少間隔寬廣的導線的區域，以允許低 電容率材料沉積於至少間隔緊密的導線的鄰接部份的區域 與允許結構的電介質沉積於至少間隔寬廣的導線的區域， 該間隔寬廣的導線係以大於最小導線間隔的一倍半所隔開 的導線，該間隔緊密的導線係具有鄰接部份的導線， 該部份與其它導線部份係以小於或等於最小導線間隔 的一倍半隔開，且該低電容率材料是一個介質常數少於 3的材料。 j 2·—種用於圖案化一個在一個半導體晶圓上的金屬層 的方法，包含步驟： 沉積一個金屬層在一個基片上，該金屬層有一個第一個 區域與一個第二個區域； 沉積一個絕緣層在該金屬層上； 沉積一個阻抗層在該絕緣層上； 圖案化該阻抗層以形成一個間隔寬廣的導線和間隔緊密 -23- 7— I I I I —^ Id 装 I I I I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央榡隼局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 · D8 六、申請專利範圍 的導線的導體圖案在至少該絕緣層上； 除去該阻抗層；且 然後蝕刻以形成至少間隔寬廣的導線於該金屬層的該第 一個區域上，蝕刻以形成至少間隔緊密的導線的鄰接部 份於該金屬層的該第二個區域，沉積一個低電蓉率材料 於至少該間隔緊密的導線的鄰接部份之間’且沉積一個 結構的介質層於至少該間隔寬廣的導線之間，該間隔寬 廣的導線係以大於最小導線間隔的一倍半所隔開的導線 ’該間隔緊密的導線是具有鄰接部份的導線，該部份 與其它導線部份係以小於或等於最小導線間隔的一倍半隔 開，且該低電容率材料是一個介質常數少於3的材料。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該間隔緊密的 導線與該至少間隔寬廣的導線的鄰接部份是在單一蝕刻 步驟被形成。 4 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中只有該間隔緊 密的導線的鄰接部份被形成於該形成鄰接部份的也刻步 驟期間》 5 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中所有該間隔緊 密的導線被形成於該形成間隔緊密的導線的蝕刻步驟期 間。 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g ( 210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 装. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 Βδ C8 · D8 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該低電容率材 料有一個高度至少相等於該間隔緊密的導線的高度。 7 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該低電容率材 料有一個高度相等於至少該金屬加上50%在該間隔緊密 的導線上的該絕緣層的高度。 8·—種用於在一個半導體晶圓裝配絕緣導線的方法，包 含步驟： 沉積一個金屬層在一個基片上； 沉積一個絕緣層在該金屬層上； 圖案化一個間隔寬廣的導線和間隔緊密的導線的導體圖 案在該絕緣層與該金屬層； 沉積低電容率材料於至少間隔緊密的導線之鄰接部份的 區域與間隔寬廣的導線的區域； 應用一個圖案化之阻抗來遮蓋至少間隔寬廣的導線的區 域以暴露低電容率材料於至少間隔緊密的導線的鄰接部 份的區域； β 除去該暴露的低電容率材料； 除去該圖案阻抗以揭開剩餘的低電容率材料；與 沉積結構的電介質於間隔寬廣的導線的區域與該剩餘低 電容率材料上，該間隔寬廣的導線係以大於最小導線間隔 的一倍半所隔開的導線，該間隔緊密的導線是具有鄰接部 份的導線，該部份與其它導線部份係以小於或等於最小導 -25- I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 8 8 8 8 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 々、申請專利範国 線間隔的一倍半隔開，且該低電容率材料是一個介質常 數少於3的材料。 9·一種用於圖案化一個在一個半導體上的金屬層的方 法，包含步驟： 沉積一個金屬層在一個基片上，該金屬層有一個第一個 區域與一個第二個區域； 沉積一個蝕刻中止介質層在該金屬層上； 沉積一個阻抗層在該蝕刻中止介質層上； 圖案化該阻抗層以形成一個導體圖案； 蝕刻該蝕刻中止介質層和該金屬以形成金屬導線，該金 屬導線具有間隔寬廣的導線於該金屬層的第—個區 域，其中該間隔寬廣的導線具有以大於最小導線間 隔的一倍半所隔開的導線，該金屬導線具有間隔緊 密的導線於該金屬層的第二個區域，其中該間隔緊 密的導線具有小於或等於最小導線間隔的一倍半隔 開的導線； ,； 除去該阻抗層； 沉積一個低電容率材料於至少該間隔緊密的導線之間， 該低電容率材料提供一個少於3的介質常數於一個至 少二個該金屬導線之間的區域；沉積一個第一個結構的 介質層在至少該間隔寬廣的導線； 沉積一個結構的介質層在至少該低電容率材料與該間隔 緊密的導線。 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ：--------—-J裝------訂 J-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利乾圍 ι〇 ·如申請專利範圍第9項之方法’其中該低電容率材 料同時也被沉積於鄰接該間隔緊密的導線之區域的該蝕 刻中止介質層之間》 11 ·如申請專利範圍第9項之方法更進一步地包含在該 沉積一個結構的介質層步驟之後平面化該結構的介質層 的.步驟。 12 ·如申請專利範圍第9項之方法更進一步地包含在該 形成金屬導線步驟之後沉積一個鈍化層的步驟· 13 · —種用於圖案化在一個半導體晶圓上的金屬層的方 法，包含步驟： 沉積一個金屬層在一個基片上，該金屬層具有一個第一個 區域與一個第二個區域； 沉積一個絕緣層在該金屬層上； 沉積一個第一個阻抗在該絕緣層上； ^ 圖案化該第一個阻抗以形成一個導體圖案在該絕緣層 上； 除去該第一個阻抗； 以一個第二個阻抗遮蓋該金屬層的該第二個區域； 蝕刻該金屬層的該第一個區域以形成間隔寬廣的導線， 該間隔寬廣的導線具有以大於最小導線間隔的一倍半 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂r. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 隔開的導線； 沉積一個第一個結構的介質層在該間隔寬廣的導線上； 除去該第二個阻抗以暴露該金屬層的該第二個區域； 蝕刻該金屬層的該第二個區域以至少形成間隔緊密的導 線的鄰接部份於該金屬層的該第二個區域，該間隔緊密 的導線係以小於或等於最小導線間隔的一倍半所隔開 的導線； 沉積一個低電容率材料於該間隔緊密的導線之間，該低 電容率材料提供一個低於3的介質常數於一個至少二 個該間隔緊密的金屬導線之間的區域；與 沉積一個第二個結構的介質層於該間隔寬廣的導線上。 14 ·如申請專利範圍第13項之方法，其中只有該間隔緊 密的導線的鄰接部份被形成於該形成間隔寬廣的導線的 步驟期間。 15 ♦如申請專利範圍第13項之方法，其中所有該間隔緊 密的導線被形成於該形成間隔緊密的導線的步驟期間。 16 .如申請專利範圍第13項之方法更進一步地包含在該 形成間隔緊密的導線步驟之後沉積一個鈍化層的步驟。 17 •—種半導體裝置包含； 一個基片，該基片具有一個第一個區域與一個第二個區 -28 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言
    A8 B8 C8 D8 —----I HI n^i ^^1· I HI ml In ......I n^i 1^1、一-aJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 域； 形成在該基片的該第一個區域的間隔寬廣的導線’該間 隔寬廣的導線係以大於最小導線間隔的一倍半所隔 開； 形成在該基片的該第二個區域的間隔緊密的導線的鄰接 部份，該鄰接部份係以小於或等於最小導線間隔的一倍 半所隔開； 一個於至少該間隔緊密的導線的部份之間的低電容率材 料，該部份與其它部份係以小於或等於最小導線間隔 的一倍半所隔開，該低電容率材料提供一個少於3 的介質常數於一個至少二個該間隔緊密的導線之間的區 域；與 一個在該低電容率材料上與在該間隔寬廣的導線上與之 間的單一同種的結構的介質層。 18 ·如申請專利範圍第17項之結構更進一步地包含一個 」 絕緣層在至少該間隔緊密的導線的頂端上。 1 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > M規格（210X297公釐）
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