专利名称：形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法
技术领域：
本发明与一种形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法有关，特别是一种形成黏性强化层于铜层与碳化矽层(或碳气化矽层)间的方法。
又，在半导体制程中，常常于铜层之上形成蚀刻停止层，以便于后续蚀刻制程的进行。上述蚀刻停止层的材质包含氮化矽(k值约等于8)、碳化矽(k值约等于4.5)或碳氧化矽等，其中蚀刻停止层的材质若舍氮化矽而取碳化矽，通常系为了达成更低的电阻-电容迟滞效应的需求而考量。
然而由于材质为碳化矽或碳氧化矽的蚀刻停止层与铜层表面间的黏着性不佳。故常导致蚀刻停止层与铜层表面间的介面发生剥移(peeling)或剥落(delamination)现象。因此，如何解决上述沉积材质为碳化矽或碳氧化矽的蚀刻停止层于铜层上时，蚀刻停止层与铜层表面间的黏着性不佳所导致的介面剥落或剥落现象，遂成为业界急需努力的目标。
本发明提出一种形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其至少包含下列步骤形成一黏性强化层于铜层之上，其中此铜层位于一半导体基底上，而此黏性强化层的形成方法包合以选自氮气、氧气、氮气与烷基矽烷的混合气体、或烷基矽烷的反应气体，利用电浆增强式化学汽相沉积法沉积而得；形成一蚀刻停止层于该黏性强化层之上。
其中上述黏性强化层的厚度约为10-1000埃。而蚀刻停上层的材质包含碳化矽、碳气化矽、碳氮气化矽或碳氮化矽。又，上述反应气体若为氮气，则该氮气流动率约为500-5000sccm。而上述反应气体若为氧气，则氧气的流动率约为50-1000sccm。而上述反应气体若为氮气与烷基矽烷的混合气体，则氮气与该烷基矽烷的流动率分别约为200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反应气体若为烷基矽院，则烷基矽烷的流动率约为50-2000sccm。
此外，上述方法在形成黏性强化层的铜层之上前，更包括对此铜层施予化学机械研磨。又，上述方法在形成黏性强化层于铜层之上前，更包括对此铜层施予预洁净处理，其中此预洁净处理包含以氮气及氨气为反应气体，施行电浆增强式化学汽相沉积法而得。又，上述方法在对铜层施予预洁净处理前，更包括对此铜层施予预加热处理。
按本发明之方法，可避免传统方法在沉积蚀刻停止层于铜层上时蚀刻停止层与铜层表面间因黏着性不佳所导致的介面剥落或剥落的情况。
图号部分半导体基底-10；铜层-12；黏性强化层-14蚀刻停止层-16
其中黏性强化层14的较佳厚度约为10-1000埃。而上述利用电浆增强式化学汽相沉积法来沉积黏性强化层14所使用的反应气体若为烷基矽烷与氮气的混合气体，则可使蚀刻停止层16与铜层12表面间的黏着性达到最佳。而蚀刻停止层16的材质包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。又，上述反应气体若为氮气，则氮气流动率约为500-5000sccm。而上述反应气体若为氧气，则氧气的流动率约为50-1000sccm。而上述反应气体若为氮气与烷基矽烷的混合气体，则该氮气与该烷基矽烷的流动率分别约为200-5000sccm、50-5000sccm。而上述反应气体若为烷基矽院，则该烷基矽烷的流动率约为50-2000sccm。
此外，若上述蚀刻停止层16的材质为碳化矽，则其形成方法为选自含Si(CH3)4(业界称之为4MS)、Si(CH3)3(业界称之为3MS)、Si2(CH3)2(业界称之为2MS)及Si3(CH3)(业界称之为MS)族群的一的环境中。进行电浆增强式化学汽相沉积法而得。又，上述黏性强化层14在形成于铜层12之上前，可对铜层12施予化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing；CMP)，以利于后续黏性强化层14的沉积。
又，上述方法在形成黏性强化层14于铜层12之上前，更包括对此铜层12施予预洁净处理，其中此预洁净处理包含以氮气及氨气为反应气体，施行电浆增强式化学汽相沉积法而得。又，上述方法在对铜层12施予预洁净处理前更包括对此铜层12施予预加热处理。
在经过上述形成黏性强化层14于铜层12与蚀刻停止层16间的制程后，铜层12与蚀刻停止层16间的黏着性可透过黏性强化层14而强化，至于黏着性的强化上要系透过铜层12、黏性强化层14与蚀刻停止层16三种材质间的良好原子键结性而达成。如图2所示，其显示出铜层12、黏性强化层14与蚀刻停止层16三种材质间的原子键结情况。由图2中可看出，藉由沉积黏性强化层14于铜层12与蚀刻停止层16之间，使得黏性强化层14中的矽原子将蚀刻停止层16中的矽原子健结住，而黏性强化层14中的氮原子则将铜层12中的铜原子键结住，如此一来，铜层12与蚀刻停止层16间的黏着性将因此而强化。
是以，透过形成黏性强化层14于铜层12与蚀刻停止层16间，铜层12与蚀刻停止层16间的附着性将得以强化，二者间的介面并没有剥落(delamination)现象产生，所以不会影响到后续制程的进行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它末脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰者，均应视为本发明的保护范畴。本发明的专利保护范应更当视权利要求范围及其等同领域而定。
权利要求
1.一种形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，该方法至少包括下列步骤形成一黏性强化层于一铜层之上，其中该铜层位于一半导体基底上，而该黏性强化层的形成方法包含以选自氮气、氧气、氮气与烷基矽烷的混合气体、或烷基矽烷的反应气体，利用电浆增强式化学汽相沉积法沉积而得；形成一蚀刻停止层于该黏性强化层之上。
2.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述蚀刻停止层的材质包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氧化矽。
3.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述反应气体若为氮气，则该氮气流动率约为500-5000sccm。
4.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述反应气体若为氧气，则该氧气的流动率约为50-1000sccm。
5.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述反应气体若为氮气与烷基矽烷的混合气体，则该氮气与该烷基矽烷的流动率分别约为200-5000sccm、50-5000sccm。
6.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述反应气体若为烷基矽院，则该烷基矽烷的流动率约为50-2000sccm。
7.如权利要求1所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述方法在形成该黏性强化层于该铜层之上前，更包括对该铜层施予预洁净处理。
8.如权利要求7所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述预洁净处理包含以氮气及氨气为反应气体，施行电浆增强式化学汽相沉积法而得。
9.一种形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，该方法至少包括下列步骤预加热一铜层，其中该铜层位于一半导体基底上预洁净该铜层，其中该预洁净处理包含以氮气及氨气为反应气体，施行电浆增强式化学汽相沉积法而得；形成一黏性强化层于该铜层之上，其中该黏性强化层的形成方法包含以选自氮气、氧气、氮气与烷基矽烷的混合气体、或烷基矽烷的反应气体，利用电浆增强式化学汽相沉积法沉积而得；形成一蚀刻停止层于该黏性强化层之上。
10.如权利要求9所述的形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其特征在于上述蚀刻停止层的材质包含碳化矽、碳氧化矽、碳氮氧化矽或碳氮化矽。
全文摘要
一种形成黏性强化层于铜层与蚀刻停止层间的方法，其至少包含下列步骤形成一黏性强化层于铜层之上，其中此铜层位于一半导体基底上，而此黏性强化层的形成方法包会以氮气、氧气、氮气与烷基矽烷的混合气体、或烷基矽烷为反应气体，利用电浆增强式化学汽相沉积法沉积而得；形成一蚀刻停止层于此黏性强化层之上。
文档编号H01L21/768GK1450625SQ0210628
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月8日 优先权日2002年4月8日
发明者陈笔聪, 李连忠, 章勋明, 古淑娥, 包天一, 黎丽萍 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司