專利名稱：鋁導(dǎo)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝，且特別涉及一種鋁導(dǎo)線的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，元件的尺寸也不斷地縮小。當(dāng)集成電路的 集成度增加，使得芯片的表面無法提供足夠的面積來制作所需的內(nèi)連線
(interconnects)時，為了配合元件縮小后所增加的內(nèi)連線需求，多層金屬內(nèi)連 線(multilevel interconnects)的設(shè)計，便成為超大型集成電路(VLSI)技術(shù)所必須 采用的方式。
一般而言，金屬內(nèi)連線的制作會經(jīng)過數(shù)道的制作程序，包括在基底上 形成導(dǎo)電部之后，會先沉積一層覆蓋導(dǎo)電部的介電層。然后，在介電層中形 成與導(dǎo)電部電性連接的接觸窗插塞(contact plug)。最后，在介電層上形成與 接觸窗插塞電性連接的金屬導(dǎo)線以形成金屬內(nèi)連線。
目前常見的金屬導(dǎo)線材料有鋁(A1)、銅(Cu)、銀(Ag)與鎢(W)等導(dǎo)電材料。 其中，由于鋁在納米(nanometer)線寬的尺度中的有效電阻率(effective resistivity)明顯小于上述其它導(dǎo)體，因此，常被當(dāng)成是制作金屬導(dǎo)線的主要材 料。而已知鋁導(dǎo)線的制作方式是先進(jìn)行濺鍍工藝，在介電層上形成一層鋁金 屬層。然后，在鋁金屬層上，形成用來定義金屬導(dǎo)線圖案的硬掩模(hardmask) 層或光致抗蝕劑。接下來，進(jìn)行干式蝕刻工藝，移除未被硬掩模層或光致抗 蝕劑遮蔽的鋁金屬層，即可以形成鋁導(dǎo)線。
然而，當(dāng)線寬的要求進(jìn)入納米尺度(nano-scale)時，上述鋁導(dǎo)線工藝的復(fù) 雜度與困難性亦隨之提高。舉例來說，像是關(guān)鍵尺寸(critical dimension, CD) 的控制就變得益加困難。 一旦關(guān)鍵尺寸產(chǎn)生偏差(cd variation),便會嚴(yán)重影 響其可靠度。
再者，在進(jìn)行蝕刻工藝以移除未被硬掩模層或光致抗蝕劑遮蔽的鋁金屬 層而形成鋁導(dǎo)線過程中，由于鋁導(dǎo)線的深寬比(aspectratio)太高，因此，這往 往會造成鋁導(dǎo)線的上半部蝕刻過度并且破壞其側(cè)壁輪廓(sidewall profile)平坦度的現(xiàn)象。若是鋁導(dǎo)線側(cè)壁輪廓的平整性不佳，不但容易發(fā)生電致遷移
(electromigration)的問題，而令鋁導(dǎo)線斷路(open),之后在鋁導(dǎo)線之間所沉積 的介電層，亦可能因此而形成孔洞(void),進(jìn)而使得元件效能受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種鋁導(dǎo)線的制作方法，可以使得鋁導(dǎo)線的側(cè)壁 輪廓平整、不易產(chǎn)生關(guān)鍵尺寸的偏差并且增進(jìn)介電層的填溝(gap-filling)能 力，而可以有效提升其導(dǎo)電效能。
本發(fā)明提供一種鋁導(dǎo)線的制作方法，可以制造出具有平順側(cè)壁的鋁導(dǎo) 線、降低鋁導(dǎo)線的電阻值并能使得介電層中不易產(chǎn)生孔洞，進(jìn)而提升其導(dǎo)電 效果。
本發(fā)明提出一種鋁導(dǎo)線的制作方法。首先，提供基底。然后，在基底上 依序形成鋁金屬層與掩模層。再來，圖案化掩模層與鋁金屬層，而在鋁金屬 層中形成多個溝槽(trench)。繼的，在溝槽側(cè)壁形成多個間隙壁(spacer)，其 中間隙壁與鋁金屬層具有不同的蝕刻速率(etching rate)。接著，移除未被圖 案化的掩模層與間隙壁覆蓋的鋁金屬層，直到暴露基底，以形成多個鋁導(dǎo)線。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的掩模層在鋁金屬層上依序例如是硬掩模 層、非結(jié)晶碳(a-C)層、多層反射層(multi-layer reflective layer, MRL)與底部防 反射涂布層(bottom anti-reflection coating, BARC)。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的圖案化掩模層與鋁金屬層，而在鋁金屬 層中形成溝槽的步驟例如是先在掩模層上形成圖案化光致抗蝕劑層，此圖案 化光致抗蝕劑層具有線寬。然后，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，移除部分 底部防反射涂布層與多層反射層，直到暴露出非結(jié)晶碳層，以形成圖案化的 底部防反射涂布層與多層反射層。接下來，以圖案化的底部防反射涂布層與 多層反射層為掩模，移除部分非結(jié)晶碳層，直到暴露出硬掩模層，以形成圖 案化的多層反射層與非結(jié)晶碳層。之后，以圖案化的多層反射層與非結(jié)晶碳 層為掩模，移除部分硬掩模層與鋁金屬層，以在鋁金屬層中形成溝槽。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的移除部分硬掩模層與鋁金屬層，以在鋁 金屬層中形成溝槽的方法例如是反應(yīng)性離子蝕刻工藝(reactive ion etching, RIE)。
在本發(fā)明的一實施例中，上述形成溝槽之后，還包括移除位于圖案化的硬掩模層上的圖案化的非結(jié)晶碳層。在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線頂部的線寬等于圖案化光致抗蝕 劑層的線寬，并且鋁導(dǎo)線底部的線寬等于頂部的線寬。在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線頂部的線寬等于圖案化光致抗蝕 劑層的線寬，并且鋁導(dǎo)線底部的線寬大于頂部的線寬。在本發(fā)明的 一實施例中，上述的鋁金屬層頂面至溝槽底部的深度為鋁金屬層厚度的1/2至2/3。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁的材料例如是介電材料、氮化鈦 或有機(jī)材料。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁的形成方法例如是先形成間隙壁 材料層，以覆蓋掩模層與溝槽。然后，移除部分間隙壁材料層，以在溝槽側(cè) 壁形成間隙壁。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法(metal organic chemical vapor deposition, MOCVD)、離子濺鍍鍍膜法(sputter ion plating, SIP)或原子層沉積 法(atomic layer deposition, ALD)。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁的厚度例如是50埃至100埃， 并且由鋁導(dǎo)線與間隙壁的蝕刻選4奪比來決定。在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線的制作方法還包括在基底與鋁金 屬層之間形成第一阻障層，第一阻障層例如是鈦層、氮化鈦層或鈦/氮化鈦復(fù)在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線的制作方法還包括在鋁金屬層與 掩模層之間形成第二阻障層，第二阻障層例如是鈥層、氮化鈦層或鈥/氮化鈦 復(fù)合層。由于本發(fā)明的鋁導(dǎo)線的制作方法，是在蝕刻部分鋁金屬層以形成溝槽之 后，利用間隙壁保護(hù)溝槽側(cè)壁，再進(jìn)行第二次的鋁蝕刻工藝，因此，可以避 免溝槽側(cè)壁繼續(xù)被蝕刻，使得所形成的鋁導(dǎo)線具有平順的側(cè)壁輪廓，進(jìn)而提 升元件效能的穩(wěn)定性，并且讓后續(xù)形成的介電層不易產(chǎn)生孔洞。本發(fā)明提出一種鋁導(dǎo)線的制作方法。首先，提供基底。然后，在基底上 依序形成第一阻障層、鋁金屬層、第二阻障層、硬掩模層、非結(jié)晶碳層、多 層反射層與底部防反射涂布層。接下來，圖案化底部防反射涂布層與多層反射層，直到暴露出非結(jié)晶碳層，以形成圖案化的底部防反射涂布層與多層反 射層。之后，以圖案化的底部防反射涂布層與多層反射層為掩模，移除部分 非結(jié)晶碳層，直到暴露出硬掩模層，以形成圖案化的多層反射層與非結(jié)晶碳 層。緊接著，以圖案化的多層反射層與非結(jié)晶碳層為掩模，移除部分硬掩模 層、第二阻障層與鋁金屬層，以形成圖案化的該硬掩模層并且在鋁金屬層中 形成多個溝槽。再來，在溝槽側(cè)壁形成多個間隙壁，其中間隙壁與鋁金屬層 具有不同的蝕刻速率。之后，移除未被硬掩模層與間隙壁覆蓋的鋁金屬層與 第一阻障層，直到暴露基底，以形成多個鋁導(dǎo)線。在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁金屬層頂面至溝槽底部的深度為鋁金屬層厚度的1/2至2/3。在本發(fā)明的一實施例中，上述的圖案化底部防反射涂布層與多層反射層 的步驟例如是先在底部防反射涂布層上形成圖案化光致抗蝕劑層，其具有線 寬。然后，以圖案化光致抗蝕劑層為掩模，移除部分底部防反射涂布層與多 層反射層，直到暴露出非結(jié)晶碳層。在本發(fā)明的 一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線頂部的線寬等于圖案化光致抗蝕 劑層的線寬，并且鋁導(dǎo)線底部的線寬等于頂部的線寬。在本發(fā)明的一實施例中，上述的鋁導(dǎo)線頂部的線寬等于圖案化光致抗蝕 劑層的該線寬，并且鋁導(dǎo)線底部的線寬大于頂部的線寬。在本發(fā)明的一實施例中，上述的移除部分硬掩模層、第二阻障層與鋁金 屬層，以在鋁金屬層中形成溝槽的方法例如是反應(yīng)性離子蝕刻工藝。在本發(fā)明的一實施例中，上述的形成溝槽之后，還包括移除位于圖案化 的硬掩模層上的圖案化的非結(jié)晶碳層。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁的材料例如是介電材料、氮化鈦 或有機(jī)材料。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁的形成方法例如是先形成間隙壁 材料層，以覆蓋圖案化的硬掩模層、第二阻障層與溝槽。然后，進(jìn)行各向異 性蝕刻工藝，以在溝槽側(cè)壁形成間隙壁。在本發(fā)明的一實施例中，上述的間隙壁材料層的形成方法例如是化學(xué)氣 相沉積法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、離子濺鍍鍍膜法或原子層沉積法。本發(fā)明以兩階段的蝕刻工藝來制作鋁導(dǎo)線。在形成鋁導(dǎo)線的上半部之 后、進(jìn)行第二階段的鋁導(dǎo)線蝕刻工藝之前，在鋁導(dǎo)線的上半部側(cè)壁形成間隙壁。通過間隙壁的保護(hù)，可以使得鋁導(dǎo)線上半部側(cè)壁在進(jìn)行第二階段鋁導(dǎo)線 蝕刻工藝期間，免于受到侵蝕而破壞其平整性，能夠讓制作出的鋁導(dǎo)線具有 平順的側(cè)壁輪廓、進(jìn)而了避免電致遷移現(xiàn)象的發(fā)生并且優(yōu)化鋁導(dǎo)線的導(dǎo)電效能。另外，由于通過本發(fā)明所制造的鋁金屬線具有平整垂直的側(cè)壁輪廓，因此連帶地使得后續(xù)工藝所沉積的介電層具有良好的階梯覆蓋能力(step coverage),并且可以避免孔洞的產(chǎn)生。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并 配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1G為依照本發(fā)明一實施例所繪示的鋁導(dǎo)線的制造流程剖面 示意圖。圖1H為依照本發(fā)明一實施例所繪示的鋁導(dǎo)線的剖面示意圖。 圖ll為依照本發(fā)明一實施例所繪示的鋁導(dǎo)線剖面示意圖。附圖標(biāo)記i兌明100:基底102介電層104:接觸窗插塞106粘著層108:導(dǎo)體層110第一阻障層112:鋁金屬層112a:鋁導(dǎo)線114:第二阻障層114a:圖案化第二阻障層116:掩模層118硬掩模層118a:圖案化硬掩模層120.非結(jié)晶碳層120a:圖案化非結(jié)晶碳層122:多層反射層122a:圖案化多層反射層124:底部防反射涂布層124a:圖案化底部防反射涂布層126:圖案化光致抗蝕劑層128:溝槽130:間隙壁W:線寬Wl:頂部寬度W2底部寬度具體實施方式
圖1A至圖1G為依照本發(fā)明優(yōu)選實施例所繪示的鋁導(dǎo)線的制造流程剖 面示意圖。首先，請參照圖1A,提供基底100,此基底100例如是硅基底或是其他 合適的半導(dǎo)體基底。在基底100上已經(jīng)依序形成有多個元件結(jié)構(gòu)(未繪示)以 及一層介電層102,其中，介電層102中已經(jīng)形成有多個與元件結(jié)構(gòu)電性連 接的接觸窗插塞104。這些元件結(jié)構(gòu)例如是邏輯電路、存儲器元件等半導(dǎo)體 元件，其形成方法應(yīng)為此領(lǐng)域者所周知。介電層102的材料例如是氧化硅或是其他低介電常數(shù)的介電材料，其形 成方法例如是化學(xué)氣相沉積法或是旋轉(zhuǎn)涂布法(spin coating)。接觸窗插塞104 的形成方法例如是先在介電層102上形成一層已經(jīng)定義好接觸窗位置的光致 抗蝕劑層(未繪示)。然后，以此光致抗蝕劑層為蝕刻掩模，.進(jìn)行蝕刻工藝， 移除未被光致抗蝕劑層覆蓋的部分介電層102，而在介電層102中形成多個 開口(未繪示)。再來，剝除光致抗蝕劑層。繼的，在開口中依序形成粘著層 106與導(dǎo)體層108。之后，進(jìn)行一回蝕工藝，移除開口以外的粘著層106和 部分導(dǎo)體層108，以形成^l妄觸窗插塞104。然后，請參照圖1A，在介電層102與接觸窗插塞104上形成第一阻障 層110。第一阻障層IIO例如是鈥層、氮化鈦層或鈦與氮化鈦所形成的復(fù)合 層(鈦/氮化鈦復(fù)合層)。第一阻障層IIO的形成方法例如是先進(jìn)行反應(yīng)性濺鍍 (reactive sputtering deposition)工藝，以在介電層102與接觸窗插塞104上形 成一層鈦金屬層(未繪示)。之后，再以氮化反應(yīng)(nitridation)或者上述提及的 反應(yīng)性賊鍍工藝，在鈦金屬層成形成氮化鈦層，而形成第一阻障層110。在 一實施例中，第一阻障層110的厚度例如是200埃。第一阻障層110可以用 來防止接觸窗插塞104以及介電層102與后續(xù)工藝所要形成的鋁導(dǎo)線直接接 觸，以降低接面電阻并且使得鋁導(dǎo)線更平坦，避免電阻值變動(variation)。接著，在第一阻障層IIO上形成一層鋁金屬層112,其形成方法例如是 濺鍍法(sputtering)。鋁金屬層112的厚度例如是1300埃。然后，在鋁金屬層 112上形成第二阻障層114。第二阻障層114例如是鈦層、氮化鈦層或鈦/氮 化鈦復(fù)合層。第二阻障層114的形成方法與上述的第一阻障層IIO相同。在 一實施例中，第二阻障層114的厚度例如是300埃。第二阻障層114可以用 來避免鋁金屬層112在后續(xù)的曝光光刻工藝中造成反光的現(xiàn)象，而能夠確保圖案轉(zhuǎn)移的正確性。再來，請參照圖1B，在第二阻障層114上形成掩模層116,其例如是依 序由硬掩模層118、非結(jié)晶碳層120、多層反射層122與底部防反射涂布層 124所組成。硬掩模層118的材料例如是氧化硅(Si02)。多層反射層122的材 料例如是氮氧化硅/氧化硅(SiON/SiO)。其中，硬掩模層118、非結(jié)晶碳層120 與多層反射層122等層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。而底部防反射涂 布層124的形成方法則例如是旋轉(zhuǎn)涂布法。接下來，請參照圖1C，在掩模層116上形成一層圖案化光致抗蝕劑層 126。在一實施例中，圖案化光致抗蝕劑層126所定義的鋁導(dǎo)線的線寬W例 如是56nm。之后，以圖案化光致抗蝕劑層126為掩模，進(jìn)行干式蝕刻工藝， 例如是濺射蝕刻(sputtering etch)工藝，以等離子體里所產(chǎn)生的離子依序轟擊 移除部分的底部防反射涂布層124與多層反射層122，直到暴露出非結(jié)晶碳 層120，以形成圖案化的底部防反射涂布層124a以及多層反射層122a。然后，請參照圖1D，以圖案化的底部防反射涂布層124a與多層反射層 122a為掩模，進(jìn)行干式蝕刻工藝，例如是濺射蝕刻工藝，以移除部分非結(jié)晶 碳層120，直到暴露出硬掩模層118,而形成圖案化的非結(jié)晶碳層120a。其 中，圖案化的底部防反射涂布層124a與多層反射層122a在該蝕刻工藝中同 時被完全或部分移除。之后，請參照圖1E，以圖案化的多層反射層122a與非結(jié)晶碳層120a 為掩模，進(jìn)行反應(yīng)性的離子蝕刻工藝，以移除部分硬掩模層118、第二阻障 層114與鋁金屬層112,而形成圖案化的硬掩模層118a與第二阻障層114a， 以及在鋁金屬層112中形成多個溝槽128。其中進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻工藝時 所使用的氣體例如是SiCU、 BC13、 BBr3或CCU與氯氣所形成的混合氣體， 并且圖案化的多層反射層122a與非結(jié)晶碳層120a在該蝕刻工藝中同時被完 全或部分移除。再來，進(jìn)行蝕刻工藝以移除圖案化硬掩模層118a上所殘留 的圖案化非結(jié)晶碳層120a。值得注意的是，進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻工藝時，等離子體離子轟擊掩模層 116與鋁金屬層112之后所移除的物質(zhì)，會沉積于溝槽128的表面。由于等 離子體離子的運動方向是垂直于基底100表面，因此，溝槽128底部上的沉 積物會被等離子體離子移除，使得溝槽128底部能與蝕刻反應(yīng)氣體接觸而發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而移除溝槽128底部的鋁金屬層112。另一方面，溝槽128側(cè)壁上的沉積物，因為未受到離子的撞擊而得以保留下來，阻絕了溝槽128
側(cè)壁與蝕刻反應(yīng)氣體的接觸，進(jìn)而使得溝槽128側(cè)壁未被蝕刻，而能維持其 平整性。在一實施例中，鋁金屬層112頂面到溝槽128底部的深度與鋁金屬 層112厚度的理想比例例如是1/2至2/3。鋁金屬層112頂面到溝槽128底部 的深度范圍例如是650埃至800埃之間。
請參照圖1F,形成一層間隙壁材料層(未繪示)，以覆蓋圖案化硬掩模層 118a、圖案化第二阻障層114a以及溝槽128表面。在一實施例中，間隙壁 材料層的材料例如是介電材料或者是氮化鈦。間隙壁材料層的形成方法例如 是化學(xué)氣相沉積法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、離子濺鍍鍍膜法或者原子 層沉積法。之后，進(jìn)行各向異性蝕刻工藝，以在溝槽128的側(cè)壁形成間隙壁 130。間隙壁130的厚度范圍例如是50埃至IOO埃之間，并且由間隙壁130 與鋁金屬層112的蝕刻選擇比來決定，也就是說，間隙壁130與鋁金屬層112 具有不同的蝕刻速率。更詳細(xì)地說，間隙壁130的蝕刻速率小于鋁金屬層112 者。由于間隙壁130的蝕刻速率小于鋁金屬層112者，因此，在后續(xù)的鋁金 屬層112的蝕刻工藝中，可以作為掩模，用來保護(hù)溝槽128的側(cè)壁，避免溝 槽128側(cè)壁輪廓受到加速離子的轟擊或是與蝕刻氣體接觸而發(fā)生蝕刻反應(yīng)， 以維持側(cè)壁輪廓的平整性。
接下來，請參照圖1G，以圖案化硬掩模層118a以及間隙壁130為掩模， 進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻工藝，移除未被圖案化硬掩模層118a與間隙壁130所 覆蓋的鋁金屬層112、第一阻障層110與部分的介電層102，而形成鋁導(dǎo)線 112a。在進(jìn)行反應(yīng)性離子蝕刻工藝時，鋁導(dǎo)線112a的上半部側(cè)壁輪廓受到 間隙壁130的保護(hù)而不被侵蝕。在一實施例中，鋁導(dǎo)線112a的頂部寬度例 如是56nm,而鋁導(dǎo)線112a的底部寬度則例如是56nm。
另夕卜，本發(fā)明還可以其他圖案尺寸的圖案化光致抗蝕劑層126來制作鋁 導(dǎo)線112a。圖1H為依照本發(fā)明另一實施例所繪示的鋁導(dǎo)線的剖面示意圖。 在本實施例中，圖案化光致抗蝕劑層126的線寬例如是50nm。請參照圖1H， 以圖案化光致抗蝕劑層126為掩模層116的蝕刻掩模，并且依循上述的鋁導(dǎo) 線112a的制作方法，可以得到階梯狀(step-like)的鋁導(dǎo)線112a。在一實施例 中，鋁導(dǎo)線112a的頂部寬度Wl例如是50nm,而鋁導(dǎo)線112a的底部寬度 W2則例如是56nm。顯而易見地，鋁導(dǎo)線112a的階梯狀側(cè)壁輪廓有利于介 電層的沉積，進(jìn)而避免之后所形成的介電層中具有孔洞。再者，本發(fā)明的鋁導(dǎo)線制作方法所使用之間隙壁材料，除了介電材料與 氮化鈦之外，在一實施例中，間隙壁130的材料亦可以是有機(jī)材料。圖II 為依照本發(fā)明另一實施例所繪示的鋁導(dǎo)線的剖面示意圖。首先，依照圖1A
至圖1E所示的方法在鋁金屬層112中形成溝槽128。接著，請參照圖II, 在溝槽128側(cè)壁形成間隙壁130,間隙壁130例如是以有機(jī)材料作為間隙壁 的材料。再來，以間隙壁130與硬掩模層118為蝕刻掩模，進(jìn)行反應(yīng)性離子 蝕刻工藝，移除鋁金屬層112、第一阻障層110與部分介電層102，以形成 鋁導(dǎo)線112a。其中，由于間隙壁130的材料為有機(jī)材料，因此在形成鋁導(dǎo)線 112a的同時也會被完全地移除。
綜上所述，本發(fā)明的鋁導(dǎo)線的制作方法，采用對鋁金屬層進(jìn)行兩次的蝕 刻工藝而形成鋁導(dǎo)線的方式。由于在第一次鋁金屬蝕刻工藝后，在棵露的鋁 金屬層側(cè)壁形成保護(hù)其輪廓的間隙壁，因此，第二次的鋁金屬層蝕刻工藝不 會影響鋁導(dǎo)線上半部的輪廓平整度，而能形成垂直平順的鋁導(dǎo)線側(cè)壁輪廓。 在是，可以避免關(guān)鍵尺寸的偏差、避免鋁導(dǎo)線間的介電層產(chǎn)生孔洞，進(jìn)而可 以確保元件的可靠度與效能。
而且，本發(fā)明的鋁導(dǎo)線的制作方法，可以使得鋁導(dǎo)線的頂部寬度小于鋁 導(dǎo)線的底部寬度因此具有階梯狀側(cè)壁輪廓，此種階梯狀側(cè)壁輪廓可以避免之 后所形成的介電層中具有孔洞。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作 些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為 準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鋁導(dǎo)線的制作方法，包括提供基底；在該基底上依序形成鋁金屬層與掩模層；圖案化該掩模層與該鋁金屬層，而在該鋁金屬層中形成多個溝槽；在這些溝槽側(cè)壁形成多個間隙壁，其中這些間隙壁與該鋁金屬層具有不同的蝕刻速率；以及移除未被圖案化的該掩模層與這些間隙壁覆蓋的該鋁金屬層，直到暴露該基底，以形成多個鋁導(dǎo)線。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該掩模層包括硬掩模層、 非結(jié)晶碳層、多層反射層與底部防反射涂布層，依序設(shè)置于該鋁金屬層上。
3. 如權(quán)利要求2所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中圖案化該掩模層與該鋁 金屬層，而在該鋁金屬層中形成這些溝槽的步驟包括在該掩模層上形成圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕劑層具有一 線寬；以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，移除部分該底部防反射涂布層與該多 層反射層，直到暴露出該非結(jié)晶碳層，以形成圖案化的該底部防反射涂布層 與該多層反射層；以圖案化的該底部防反射涂布層與該多層反射層為掩模，移除部分該非 結(jié)晶碳層，直到暴露出該硬掩模層，以形成圖案化的該非結(jié)晶碳層；以及以圖案化的該多層反射層與該非結(jié)晶碳層為掩模，移除部分該硬掩模層 與該鋁金屬層，以在該鋁金屬層中形成這些溝槽。
4. 如權(quán)利要求3所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中移除部分該硬掩模層與 該鋁金屬層，以在該鋁金屬層中形成這些溝槽的方法包括反應(yīng)性離子蝕刻工藝
5. 如權(quán)利要求3所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中形成這些溝槽之后，還 包括移除位于圖案化的該硬掩模層上的圖案化的該非結(jié)晶碳層。
6. 如權(quán)利要求3所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁導(dǎo)線頂部的線寬等 于該圖案化光致抗蝕劑層的線寬，并且該鋁導(dǎo)線底部的線寬等于頂部的線寬。
7. 如權(quán)利要求3所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁導(dǎo)線頂部的線寬等于圖案化光致抗蝕劑層的線寬，并且該鋁導(dǎo)線底部的線寬大于頂部的線寬。
8. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁金屬層頂面至這些 溝槽底部的深度為該鋁金屬層厚度的1/2至2/3。
9. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中這些間隙壁的材料包括 介電材料、氮化鈦或有機(jī)材料。
10. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中這些間隙壁的形成方 法，包括形成間隙壁材料層，以覆蓋該掩模層與這些溝槽；以及 移除部分該間隙壁材料層，以在這些溝槽側(cè)壁形成這些間隙壁。
11. 如權(quán)利要求IO所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該間隙壁材料層的形 成方法包括化學(xué)氣相沉積法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、離子濺鍍鍍膜法 或原子層沉積法。
12. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中這些間隙壁的厚度包括 50埃至100埃。
13. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，還包括在該基底與該鋁金屬 層之間形成第一阻障層，該第一阻障層包括鈦層、氮化鈦層或鈦/氮化鈦復(fù)合層。
14. 如權(quán)利要求1所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，還包括在該鋁金屬層與該掩 模層之間形成第二阻障層，該第二阻障層包括鈦層、氮化鈦層或鈦/氮化鈦復(fù) 合層。
15. —種鋁導(dǎo)線的制作方法，包括 提供基底；在該基底上依序形成第一阻障層、鋁金屬層、第二阻障層、硬掩模層、 非結(jié)晶碳層、多層反射層與底部防反射涂布層；圖案化該底部防反射涂布層與該多層反射層，直到暴露出該非結(jié)晶碳 層，以形成圖案化的該底部防反射涂布層與該多層反射層；以圖案化的該底部防反射涂布層與該多層反射層為掩模，移除部分該非 結(jié)晶碳層，直到暴露出該硬掩模層，以形成圖案化的該非結(jié)晶碳層；以圖案化的該多層反射層與該非結(jié)晶碳層為掩模，移除部分該硬掩模 層、該第二阻障層與該鋁金屬層，以形成圖案化的該硬掩模層并且在該鋁金屬層中形成多個溝槽；在這些溝槽側(cè)壁形成多個間隙壁，其中這些間隙壁與該鋁金屬層具有不 同的蝕刻速率；以及移除未被圖案化的該硬掩模層與這些間隙壁覆蓋的該鋁金屬層與該第 一阻障層，直到暴露該基底，以形成多個鋁導(dǎo)線。
16. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁金屬層頂面至這 些溝槽底部的深度為該鋁金屬層厚度的1/2至2/3。
17. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中圖案化該底部防反射 涂布層與該多層反射層的步驟包括在該底部防反射涂布層上形成圖案化光致抗蝕劑層，該圖案化光致抗蝕 劑層具有線寬；以及以該圖案化光致抗蝕劑層為掩模，移除部分該底部防反射涂布層與該多 層反射層，直到暴露出該非結(jié)晶碳層。
18. 如權(quán)利要求17所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁導(dǎo)線頂部的線寬 等于該圖案化光致抗蝕劑層的線寬，并且該鋁導(dǎo)線底部的線寬等于頂部的線寬。
19. 如權(quán)利要求17所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該鋁導(dǎo)線頂部的線寬 等于該圖案化光致抗蝕劑層的線寬，并且該鋁導(dǎo)線底部的線寬大于頂部的線寬。
20. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中移除部分該硬掩模層、 該第二阻障層與該鋁金屬層，以在該鋁金屬層中形成這些溝槽的方法包括反 應(yīng)性離子蝕刻工藝。
21. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中形成這些溝槽之后， 還包括移除位于圖案化的該硬掩模層上的圖案化的該非結(jié)晶碳層。
22. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中這些間隙壁的材料包 括介電材料、氮化鈦或有機(jī)材料。
23. 如權(quán)利要求15所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中這些間隙壁的形成方 法，包括形成間隙壁材料層，以覆蓋圖案化的該硬掩模層、該第二阻障層與這些 溝槽；以及進(jìn)行各向異性蝕刻工藝，以在這些溝槽側(cè)壁形成這些間隙壁。
24.如權(quán)利要求23所述的鋁導(dǎo)線的制作方法，其中該間隙壁材料層的形 成方法包括化學(xué)氣相沉積法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、離子濺鍍鍍膜法 或原子層沉積法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁導(dǎo)線的制作方法。首先，提供基底。然后，在基底上依序形成鋁金屬層與掩模層。接著，圖案化掩模層與鋁金屬層，而在鋁金屬層中形成多個溝槽。之后，在溝槽側(cè)壁形成多個間隙壁，其中間隙壁與鋁金屬層具有不同的蝕刻速率。接著，移除未被掩模層與間隙壁覆蓋的鋁金屬層，直到暴露基底，以形成多個鋁導(dǎo)線。
文檔編號H01L21/70GK101308809SQ20071010398
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者楊立民, 王炳堯, 謝榮源, 陳威仁 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司