本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體裝置的金屬化。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在后段制程(Back End of the Line，BEOL)金屬化期間改善銅晶種覆蓋。

背景技術(shù)：

隨著裝置的縮小，金屬化變得更加挑戰(zhàn)，尤其在該裝置特征(feature)上充分的銅晶種覆蓋變得至關(guān)重要。不連續(xù)的銅晶種覆蓋導(dǎo)致不良的鍍銅與“銅線間隙”。一個(gè)試圖解決方案采用犧牲的氮化硅層，其在形成銅阻擋層與銅晶種層前使用稀氫氟酸移除。此效果可降低整體的介電質(zhì)高度以改善在該特征上的銅晶種覆蓋。然而，雖然改善了金屬化缺陷，犧牲的氮化硅本身可能引入其他缺陷并可能導(dǎo)致介電質(zhì)被擊穿。

因此，需要一種方式以減少或消除后段制程金屬化中不連續(xù)的銅晶種覆蓋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)態(tài)樣中，半導(dǎo)體裝置的金屬化方法能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并提供額外的優(yōu)點(diǎn)。該方法包括提供用于電耦合一或多個(gè)下層(underlying)的半導(dǎo)體裝置的起始金屬化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬填充通孔位于其中的介電材料底層、在該底層上方的保護(hù)層、及在該保護(hù)層上方的介電材料頂層。該方法更包括在該介電材料頂層上方形成非晶硅的犧牲層；在該犧牲層上方形成保護(hù)層；以及在該一或多個(gè)金屬填充通孔上方形成通過(guò)每個(gè)層的至少一個(gè)通孔，以露出該一或多個(gè)金屬填充通孔的該金屬。

在第二態(tài)樣，提供了一種中間半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括用 于電耦合一或多個(gè)下層的半導(dǎo)體裝置的金屬化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬填充通孔位于其中的介電材料底層、在該底層上方的保護(hù)層、及在該保護(hù)層上方的介電材料頂層。該結(jié)構(gòu)更包括在該介電材料頂層上方的非晶硅的犧牲層、在該犧牲層上方的保護(hù)層、及在該一或多個(gè)金屬填充通孔上方通過(guò)每個(gè)層的至少一個(gè)通孔，以露出該一或多個(gè)金屬填充通孔的該金屬。

本發(fā)明的特征、優(yōu)點(diǎn)以及其它的目的，將從以下對(duì)本發(fā)明的各個(gè)態(tài)樣采取與附圖結(jié)合的詳細(xì)描述變得顯而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是用于電耦合一或多個(gè)下層的半導(dǎo)體裝置的起始金屬化結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬填充通孔位于其中的介電材料底層、在底層上方的保護(hù)層、及在保護(hù)層上方的介電材料頂層(例如，層間介電質(zhì))。根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，也如圖1所示，非晶硅的犧牲層位于起始金屬化結(jié)構(gòu)上方，且保護(hù)層位于犧牲層上方。

圖2根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪在圖1的保護(hù)層上方形成光刻堆迭后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，該光刻堆迭包括：例如底部硬掩膜層(例如，旋涂硬掩膜)、在底部硬掩膜層上方的氮氧化硅層、在氮氧化硅層上方的底部抗反射層(bottom anti-reflective coating，BARC)層、及在BARC層上方的圖案化光刻阻擋材料層(例如，光阻劑)。

圖3根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖2在使用光刻堆迭與反應(yīng)性離子蝕刻制程，以產(chǎn)生通過(guò)各個(gè)層到達(dá)每一個(gè)或多個(gè)金屬填充通孔的開(kāi)口之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

圖4根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖3在經(jīng)選擇性地移除保護(hù)層，以露出非晶硅的犧牲層之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

圖5根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖4在經(jīng)移除犧牲層，以露出介電材料頂層之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

圖6根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖5在以導(dǎo)電材料(例如，銅)填充通孔之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

圖7根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖6在經(jīng)平坦化(例如， 使用化學(xué)機(jī)械研磨制程)以露出通孔的導(dǎo)電性材料之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的態(tài)樣與某些特征、優(yōu)點(diǎn)、及細(xì)節(jié)，以下將參照在附圖中示出的非限制性的實(shí)施例更充分地說(shuō)明。省略公知的材料、制造工具、制程技術(shù)等詳細(xì)描述，以免不必要地模糊本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)描述與具體實(shí)施例雖然指出了本發(fā)明的各種態(tài)樣，但僅是以示例的方式示出，并且不作為限制的方式。從本公開(kāi)的各種替換、修改、添加、與/或布置，基于本發(fā)明概念的精神與/或范圍對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。

近似的語(yǔ)言，如本文整個(gè)說(shuō)明書(shū)與權(quán)利要求書(shū)中使用的，可以用于修飾任何定量表達(dá)，這些可以容許改變而不致改變其所涉及的基本功能。因此，通過(guò)一或多個(gè)術(shù)語(yǔ)，諸如“約”修飾的值不限于指定的精確值。在一些情況下，近似的語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于儀器的精確度測(cè)量值。

本文所用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，并非意在限制本發(fā)明。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”與“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“組成”(以及任何形式的組成，例如“構(gòu)成”與“包含”)，“具有”(以及任何形式的具有，例如“具備”與“擁有”)，“包括”(以及任何形式的包括，例如“包含”與“含有”)，以及“包含”(以及任何形式的包含，例如“包括”與“含有”)是開(kāi)放式的連系動(dòng)詞。其結(jié)果是，一個(gè)方法或裝置“包括”、“具有”、“含有”或“包含”一或多個(gè)步驟或元件即擁有這些一或多個(gè)步驟或元件，但是不限于僅僅擁有這些一個(gè)或多個(gè)步驟或元件。同樣地，方法的步驟或裝置的元件“組成”、“具有”、“包括”或“包含”一或多個(gè)特征即擁有那些一或多個(gè)特征，但并不限于僅僅擁有那些一個(gè)或更多的功能。此外，即以某種方式配置的裝置或結(jié)構(gòu)被以至少那種方式配置，但是也可以用未列出的方式來(lái)配置。

如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)用于指兩個(gè)物理元素“連接”時(shí)是指兩個(gè)物理元件之間的直接連接，而術(shù)語(yǔ)“耦合”可以是直接連接或通過(guò)一或多個(gè)中間元件的連接。

如本文所用，術(shù)語(yǔ)“可”與“可以是”表明在一組情況內(nèi)發(fā)生的可能性；一個(gè)具有某種屬性、特性或功能；與/或通過(guò)表達(dá)一或多個(gè)能力、性能、可能性的相關(guān)修飾動(dòng)詞來(lái)修飾另一個(gè)動(dòng)詞。因此，“可”與“可以為”的使用表示修飾的術(shù)語(yǔ)明顯地適當(dāng)，能夠或適合指定的能力、功能或使用，盡管考慮到，在某些情況下，修飾的術(shù)語(yǔ)可能有時(shí)并不是適當(dāng)、能夠或適合的。例如，在某些情況下，可以預(yù)期的事件或能力，而在不能發(fā)生所述事件或能力的其他情況-此差別由術(shù)語(yǔ)“可”與“可以是”擷取。

參考下面的附圖，為便于理解，其中沒(méi)有畫(huà)出比例，其中，相同的附圖標(biāo)記在所有不同的附圖中用于表示相同或相似的元件。

圖1是用于電耦合一或多個(gè)下層的半導(dǎo)體裝置(未示出；例如，晶體管)的起始金屬化結(jié)構(gòu)100的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬(例如，銅)填充通孔104位于其中的介電材料底層102、在底層上方的保護(hù)層106、及在保護(hù)層上方的介電材料頂層108(例如，層間介電質(zhì))。根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，也如圖1所示，非晶硅的犧牲層110位于起始金屬化結(jié)構(gòu)上方，且保護(hù)層112位于犧牲層上方。

介電層102可以是任何合適的介電質(zhì)(例如，二氧化硅)。保護(hù)層106可以包括例如為氮化硅的硬掩膜材料。介電層108可以包括例如超低k介電質(zhì)(即，具有約2.6或更小的介電常數(shù))。保護(hù)層112為例如金屬硬式遮罩，可以包括例如金屬氮化物(例如，氮化鈦、氮化鋁、氮化鎢等)。

起始金屬化結(jié)構(gòu)可以常規(guī)制造，例如，使用已知的方法與技術(shù)。此外，除非另外指出，傳統(tǒng)方法與技術(shù)可以被用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的制造過(guò)程的各個(gè)步驟。然而，盡管為簡(jiǎn)單起見(jiàn)僅展示整體結(jié)構(gòu)的一部分，但可以理解的是，事實(shí)上許多這樣的結(jié)構(gòu)通常包括多個(gè)一般制造的半導(dǎo)體裝置。層110與112的形成可使用例如一或多個(gè)傳統(tǒng)方法與技術(shù)來(lái)完成。

圖2根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪在圖1的保護(hù)層112上方形成光刻堆迭114后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，該光刻堆迭包括：例如底部硬掩膜層116(例如，旋涂硬掩膜)、在底部硬掩膜層上方的氮氧化硅層 118、在氮氧化硅層上方的底部抗反射層(BARC)層120、及在BARC層上方的圖案化光刻阻擋材料層122(例如，光阻劑)。光刻堆迭與圖案化層的形成可使用例如一或多個(gè)傳統(tǒng)方法與技術(shù)來(lái)完成。

圖3根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖2在使用光刻堆迭(圖2，114)與例如反應(yīng)性離子蝕刻制程，以產(chǎn)生通過(guò)各個(gè)層到達(dá)一個(gè)或多個(gè)金屬填充通孔104的開(kāi)口124之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

圖4根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖3在經(jīng)選擇性地移除該保護(hù)層(圖3，112)，以露出非晶硅的犧牲層110之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。移除該保護(hù)層可使用例如一或多個(gè)傳統(tǒng)方法與技術(shù)來(lái)完成。

圖5根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖4在經(jīng)移除犧牲層(圖4，110)，以露出介電材料頂層108之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。移除非晶硅的犧牲層可采用例如選擇性濕式蝕刻(例如，四甲基氫氧化銨[tetramethyammonium hydroxide；TMAH]的溶液)來(lái)完成。

圖6根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖5在以導(dǎo)電材料126(例如，銅)填充通孔(圖5，124)之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，銅填充可采用例如銅電鍍制程來(lái)完成。

圖7根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)態(tài)樣，描繪圖6在經(jīng)平坦化128(例如，使用化學(xué)機(jī)械研磨制程)以露出通孔(圖5，124)的導(dǎo)電性材料126之后的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。

在第一態(tài)樣中，上述公開(kāi)的是半導(dǎo)體裝置金屬化的方法。該方法包括提供用于電耦合一或多個(gè)下層的半導(dǎo)體裝置的起始金屬化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬填充通孔位于其中的介電材料底層、在底層上方的保護(hù)層、及在保護(hù)層上方的介電材料頂層。該方法更包括在介電材料頂層上方形成非晶硅的犧牲層；在犧牲層上方形成保護(hù)層；以及在一或多個(gè)金屬填充通孔上方形成通過(guò)每個(gè)層的一或多個(gè)通孔，以露出一或多個(gè)金屬填充通孔的金屬。

在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可以更包括例如選擇性地移除該保護(hù)層，并移除非晶硅的犧牲層。在一個(gè)實(shí)施例中，移除非晶硅的犧牲層可以包括例如采用選擇性濕式蝕刻制程。在一個(gè)實(shí)施例中，該選擇性濕式蝕刻制程可以包括例如使用四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液。

在一個(gè)實(shí)施例中，以第一態(tài)樣的方法形成一或多個(gè)通孔可以包括 例如使用反應(yīng)性離子蝕刻制程。

在其他實(shí)施例中，形成一或多個(gè)通孔可以包括例如采用光刻。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)光刻形成一或多個(gè)通孔更包括例如使用反應(yīng)性離子蝕刻制程。

在一個(gè)實(shí)施例中，第一態(tài)樣的方法可以更包括例如以導(dǎo)電材料填充一或多個(gè)通孔。

在一個(gè)實(shí)施例中，該填充可以包括例如使用銅電鍍制程。在另一實(shí)施例中，該填充可以包括例如以導(dǎo)電材料過(guò)量填充至少一個(gè)通孔，并將過(guò)量的導(dǎo)電材料平坦化以露出一或多個(gè)填充通孔。

在第二態(tài)樣中，上述公開(kāi)的是一個(gè)中間半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括用于電耦合一或多個(gè)下層的半導(dǎo)體裝置的金屬化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括具有一或多個(gè)金屬填充通孔位于其中的介電材料底層、在底層上方的保護(hù)層、及在保護(hù)層上方的介電材料頂層。該結(jié)構(gòu)更包括在介電材料頂層上方的非晶硅的犧牲層、在犧牲層上方的保護(hù)層、及在一或多個(gè)金屬填充通孔上方通過(guò)每個(gè)層的至少一個(gè)通孔，以露出一或多個(gè)金屬填充通孔的金屬。

雖然已經(jīng)在此描述與示出本發(fā)明的若干態(tài)樣，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通過(guò)替代態(tài)樣達(dá)到同樣的目的。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)旨在涵蓋所有這樣的替代態(tài)樣，以落在本發(fā)明的真實(shí)精神與范圍內(nèi)。