專利名稱：形成高頻ic導(dǎo)線與電感線圈組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種半導(dǎo)體組件的制造方法，特別是有關(guān)于一種利用銅的材質(zhì)，在組件間形成連接導(dǎo)線的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制程中，需靠金屬線連接(interconnection)各個(gè)晶體管，以發(fā)揮半導(dǎo)體裝置的功能，而自有半導(dǎo)體組件以來(lái)，芯片制造商就將鋁當(dāng)成主要的導(dǎo)線材料，因其電阻值很小、電路圖案的沉積和蝕刻均十分容易，但當(dāng)半導(dǎo)體的制程進(jìn)行深次微米后，組件積集度愈來(lái)愈高，導(dǎo)線也相對(duì)的變得很細(xì)，另一方面低電力消耗與高速度IC的要求的下，鋁材質(zhì)的導(dǎo)線便無(wú)法提供可靠的電流承載功能。
如何減少聯(lián)機(jī)的電阻是非常重要的，因電阻小的組件，消耗的電力會(huì)較小、RC延遲時(shí)間也較短，IC組件的速度也會(huì)較快，因此有銅導(dǎo)線的出現(xiàn)，因銅的電阻值比鋁還??；雖然銅比鋁的電阻值低，但銅在硅中的擴(kuò)散速率很高，造成組件因?yàn)楣杌椎你~污染物而降低可靠度，而且銅導(dǎo)線無(wú)法用蝕刻方來(lái)形成導(dǎo)線的圖案，因此在半導(dǎo)體進(jìn)入深次微米領(lǐng)域后，有人發(fā)展出利用銅導(dǎo)線鑲嵌(damascenecopper interconnection)的方式，配合使用低介電質(zhì)的材料做為介電層，再利用化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)磨除介電層表面上多余的銅金屬層。
但在形成如圖1具有內(nèi)建電感組件的高頻IC芯片結(jié)構(gòu)時(shí)，形成銅金屬導(dǎo)線30與電感組件32時(shí)，于進(jìn)行銅的化學(xué)機(jī)械研磨過(guò)程，常會(huì)發(fā)生研磨液或研磨墊中研磨顆料等污染物附著在晶圓表面的現(xiàn)象，極易在銅金屬表面產(chǎn)生制程缺陷，這進(jìn)一步限制了銅金屬在半導(dǎo)體制程上的應(yīng)用。
因此已知半導(dǎo)體制造方法中，在面臨組件積集度越來(lái)越高，制程的線寬愈來(lái)愈小的情況下，應(yīng)用銅材質(zhì)的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)是未來(lái)的趨勢(shì)，但銅在硅基底形成的污染物不僅影響組件的穩(wěn)定性，難以制作較小的半導(dǎo)體組件，更降低組件的合格率及電性品質(zhì)。因此，本發(fā)明即在針對(duì)上述的缺失，提出一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，以有效克服傳統(tǒng)方式的缺失。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是在提供一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其是利用光阻浮離(photoresist lift-off)的方式，形成銅金屬導(dǎo)線及電感的線圈結(jié)構(gòu)，以減少電力的消耗，發(fā)揮銅導(dǎo)線的特性。
本發(fā)明的次要目的是在提供一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，可降低RC延遲時(shí)間，并提升抗電子遷移的特性，藉此增進(jìn)組件的特性及電性品質(zhì)。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是在一基底表面完成組件層后，涂布一光阻，利用對(duì)準(zhǔn)、曝光及顯影等制程形成一圖案化光阻，接著在光阻與未被光阻覆蓋的基底中鍍上一層金屬銅，經(jīng)光阻浮離的步驟，形成銅導(dǎo)線或電感線圈結(jié)構(gòu)。
以下通過(guò)具體實(shí)施例配合附圖詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。

圖1為已知具有內(nèi)建電感組件硅芯片的剖面示意圖。
圖2A至圖2D為本發(fā)明制造銅導(dǎo)線結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖2A，首先提供一基底10，在該基底10上形成一組件層12，該組件層12視不同的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而有所不同，該組件層12包括主動(dòng)區(qū)、隔離結(jié)構(gòu)與被動(dòng)組件等，如在金氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)中，組件層12則可為一閘氧化層、多晶硅層的柵極堆棧結(jié)構(gòu)與源極/漏極等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；接著在該組件層12上涂布一層光阻14，此處所形成的光阻14是為負(fù)光阻，即經(jīng)過(guò)曝光的部份會(huì)因?yàn)楣饣瘜W(xué)反應(yīng)變成交連狀(cross-linked)及高分子化(polymerized)，在顯影之后變硬而保留在基底表面，未曝光的部份被顯影劑所溶解。
接著請(qǐng)參閱圖2B，在該光阻14上覆蓋一屏蔽層16，經(jīng)對(duì)準(zhǔn)與曝光步驟后，進(jìn)行一氨氣體的曝光后烘烤(postexposure bake)，以減少光阻層14的曝光過(guò)度及曝光不足區(qū)域的條紋狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的駐波效應(yīng)(standing wave effect)，其中該氨氣體在反應(yīng)爐中的濃度接近飽和，而爐中的溫度則控制在50℃至250℃之間；然后再經(jīng)紫外線的照射以強(qiáng)化光阻結(jié)構(gòu)，避免后續(xù)形成銅薄膜時(shí)，發(fā)生光阻軟化的現(xiàn)象。
經(jīng)顯影步驟，將屏蔽層16的圖案轉(zhuǎn)移至光阻14上，蝕刻光阻14形成如圖2B所示的反梯形態(tài)樣的圖案化光阻18，即底邊窄頂邊寬的光阻形狀，蝕刻的方式可利用非等向性的干蝕刻。
然后進(jìn)行金屬前的清洗步驟(metal pre-clean)，以除去圖案化光阻18與基底10上組件層12表面的自然氧化層和可能的聚合物，以減少這些殘余物可能引起的高電阻效應(yīng)；接著請(qǐng)參閱圖2C，在圖案化光阻18與未被圖案化光阻18覆蓋的組件層12表面形成一銅金屬層20，該銅金屬層20是以濺鍍或蒸鍍方式沉積的一層銅薄膜。形成的銅金屬層20最好不能出現(xiàn)在該反梯形圖案化光阻18的兩壁邊，以確保圖案化光阻18上的銅金屬層20與組件層12上的銅金屬層20完全隔離，即沒(méi)有連接的情形發(fā)生，以在后續(xù)的光阻浮離步驟時(shí)，形成所需的銅金屬導(dǎo)線。
形成銅金屬層20后，接著進(jìn)行去除該圖案化光阻18的制程。如圖2D所示，由于前述形成銅金屬層20時(shí)，圖案化光阻18上的銅金屬層20與組件層12表面的銅金屬層20并未連接，因此將半導(dǎo)體材料放入含丙酮之類的溶劑中，即可一起除去圖案化光阻18及鍍?cè)谄渖系你~金屬層20(即銅薄膜)，此即為光阻浮離的步驟；再經(jīng)過(guò)去離子水(deionized water)的刷洗(scrubbing)。光阻浮離后留在組件層12表面的銅金屬層20，即為所需的銅導(dǎo)線圖案，亦可在形成銅導(dǎo)線圖案的表面形成一介質(zhì)層，再重復(fù)形成銅導(dǎo)線圖案，如此即可形成電感組件線圈的結(jié)構(gòu)，藉以提升電感的效能。
因此，本發(fā)明在基底上完成組件區(qū)之后，在組件區(qū)表面形成一圖案化光阻，接著于光阻與未被光阻覆蓋的組件區(qū)表面鍍上一層銅薄膜，經(jīng)光阻浮離即可在組件區(qū)表面形成銅金屬導(dǎo)線，可充份運(yùn)用銅材質(zhì)的低電阻與抗電性遷移的能力，降低半導(dǎo)體裝置所需的電力，并提升組件的速度，藉此增加產(chǎn)品的特性及電性品質(zhì)，以提升產(chǎn)品的合格率。
以上所述的實(shí)施例僅是為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是包括下列步驟提供一基底；在該基底上形成一組件層；及以光阻浮離制程以形成銅金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該組件層包括主動(dòng)區(qū)、隔離結(jié)構(gòu)與內(nèi)建的被動(dòng)組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該光阻浮離制程包括下列步驟在該組件層表面形成一上寬下窄的圖案化光阻；于該光阻與未被該光阻覆蓋的該基底表面，以物理的方式形成一銅金屬層；及以溶劑去除該圖案化光阻及其上的銅金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該光阻是由負(fù)光阻組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是形成該圖案化光阻的方法是包括在該基底上形成一光阻；在該光阻上覆蓋一圖案化的屏蔽層；接著進(jìn)行顯影的步驟；及蝕刻該光阻以形成一頂邊寬底邊窄的反梯形態(tài)樣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該顯影步驟前，利用氨氣體對(duì)該光阻進(jìn)行烘烤，并進(jìn)行紫外線的照射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該氨氣烘烤的步驟是使用接近飽和的氨氣濃度，而反應(yīng)溫度是在50至250℃間。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是形成該銅金屬層前先進(jìn)行金屬前清洗的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該銅金屬層是以濺鍍或蒸鍍的方式形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該光阻去除的溶劑是為丙酮之類的溶液。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是去除該光阻后，接著進(jìn)行一去離子水刷洗的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該銅金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)亦可是線圈般的電感組件，其在形成該銅金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)步驟后，進(jìn)一步包括下列步驟在該基底上形成一介電層；及再以光阻浮離制程以形成銅金屬的電感線圈結(jié)構(gòu)。
13.一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是包括下列步驟提供一基底；在該基底上形成一具有主動(dòng)區(qū)、隔離結(jié)構(gòu)與內(nèi)建的被動(dòng)組件的組件層；在該基底表面形成一上寬下窄的圖案化光阻；于該光阻與未被該光阻覆該基底表面，形成一銅金屬層；進(jìn)行一光阻浮離制程，以溶劑去除該光阻與其上的銅金屬層；及進(jìn)行一去離子水刷洗的步驟在該基底上形成銅金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該光阻是由負(fù)光阻組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該銅金屬層是以濺鍍或蒸鍍的方式形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其特征是該光阻去除的溶劑是為丙酮之類的溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種形成高頻IC導(dǎo)線與電感線圈組件的方法，其是在一基底表面完成各種組件的制作后，于基底表面形成一圖案化光阻，接著利用物理沉積的方法，在基底與光阻上形成一銅薄膜，由于光阻上的銅薄膜與基底表面的銅薄膜并未相連接，因此經(jīng)光阻浮離的步驟后，即可在基底表面的組件區(qū)形成良好的銅導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，藉此確保半導(dǎo)體組件間完整的聯(lián)機(jī)結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)組件尺寸日漸縮小的要求下，仍可保持組件的特性，并提升產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)H01L21/70GK1484292SQ02142940
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2002年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月16日
發(fā)明者高榮正 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司