TW301020B - - Google Patents

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301020 麵涛部中夬棣率局貝工消費合作衽印製 五、發明説明（1 ) 發明之背景 本發明係關於於半導體裝置中製造擴散障壁金屬層之方 法，其可防止在半導體裝置之金屬線路形成之時該半導體 裝置之金屬線路物質擴散進'入其下層，且更特別係關於， 製造擴散障壁金屬層之方法，其可被使用於深而狹窄之接 觸。 、一般而言’一氧化釕層（Ru02)於超過256M DRAM以上 之高度積链半導體裝置中被使用作爲擴散障壁金屬層，且 被使用作爲鋁、鎢或銅製成之金屬線路層之膠合層。於先 前技藝中，氧化釕層係藉物理氣相沉積（PVD)或化學氣相 沉積（CVD)方法所製成。在PVD方法中，釕與氧被化合以 製成氧化釕層《於CVD方法中’釕來源氣體與氧經由金屬 有機化學氣相沉積方法被化合以製成氧化釕層。 然而’在氧化釕層係由CVD方法所形成之;^合中，不純 物被加入氧化釕層中。此增加了層之阻抗値。在使用PVD 之場合中，氧化釕物層之有效範圍不佳，且氧化釕層與碎 之反應可能形成一 <5夕化物層。另外，於氧化釕層沉積時， 氧化速率係太低以致於無法形成穩定之氧化釘層。 發明之板单 本發明之目的係提供於半導體裝置中製造擴散障壁金屬 層心方法’其可防止在釕與矽層間之界面形成一矽化物層 ’且在高溫下形成一穩定之氧化釕層。 爲達成本發明之目的，此處提供於半導體裝置中製造擴 散障壁金屬層之方法以防止在該半導體裝置中之金屬線路 請 先 閲 讀 背. 之 注- 旁 裝 訂 線 L尺(加χ297公楚 五、發明説明（2 ) A7 B7 經濟部中央梂準局負工消費合作社印裝 材料擴散進入在該金屬線路下之矽層，該方法包含以下步 驟：將該矽層之表面曝露於氧電漿中，以防止在該矽層與 擴散障壁金屬層間<界面形成一矽化物；在該矽層上形成 第一擴散障壁金屬層；將氧·離子佈植入該第一擴散障壁金 屬層内；及在該第一擴散障壁金屬層上形成第二擴散障壁 金屬層。 -附圖之簡短敘述 本發明之其他目的與樣態自.以下具體實例之敘述及參考 隨附之圖示將變得更易明白，其中： 第1 A圖至圖1 F圖係舉例說明.根據本發明之具體實例以 製造擴散障壁層製法之剖面囷。 發明之詳細敘述 本發明之較佳具趙實例將參考隨附之諸圖示於以下描述 。第1入圖至1F圖係形成氧化釕層作爲擴散障壁金屬層之 説明製程之剖面圖。 如第1 A圖所示，一絕緣層3被形成於矽基質i與場氧化 層2之上，而一導電層4被形成於場氧化層2之上。然後， 一絕緣層5被形成於基質1整體表面之上，且絕緣層3及5 視需要被移除以形成一接觸孔，因此暴露出梦基質1與導 電層4之預定部份。 如第1B圖所示’基質1之整體表面被暴露於％電漿6之 中。此處’ 〇2電漿6粘附於在其上已形成導電層4與絕緣 層5之基質1之整體表面，〇2電漿係由低於5〇w以下之低 電犯’及在5 seem至50 seem之氣流下於電衆增強化學氣 請 先 聞 讀. 背 冬.

I 裝 訂 線 5- 經濟部中央梂準局負工消費合作社印袋 A7 ________B7 五、發明説明（3 ) 相沉積（PEC VD)室被製得》如以上所述，藉實施〇2電漿處 理’其係有可能防止於後續之熱處理時在釕與梦間之界面 形成矽化物，及在高溫下形成穩定之氧化釕層。 如第1C圖所示，第一釕雇7於PVD濺射室中在其上形成 導電層4與絕緣層5之基質1之整體表面上被形成，厚度達 100 A至5000 A。然後，〇2被佈植入第一釕層7之整體表 、面。此處，02佈植之實施，係考慮根據第一釕層7之厚度 所對應之範圍Rp。例如，若第一釕層之厚度係200 A，02 被佈植之配方量係1〇ΐ5·1〇19離子/平方公分與在5〇 keV能 量程度。 如第1D圖所示，第二釕層9在形成第一釕層7之相同條 件下被形成。然後，在其上已形成第一與第二釕層7及9之 基質1在其中氬氣與氣氣，或氮氣與氧氣被混合經一至五 小時之管中被熱處理。在如此做之後，如第1E囷所示，最 後氧化穷層10被形成。此處，導入管中之氬氣/氧氣或氮 乳/氧氣之氣流約爲1〇〇 sccm/10 seem至2000 sccm/300 seem，且管中之溫度約爲400。匚至700*c ^如以上所述， 〇2被佈植入第一與第二釕層之間且在管中實施熱處理，如 此以致可製成穩定之氧化釕層。第圖係説明使用氧化釕 層1〇作爲擴散障壁而形成金屬線路Η之装置之剖面圖示 。金屬線路1 1係由鋁，鎢或銅製得。 根據本發明如以上所述者，其係有可能防止在介於釕層 與碎層間之界面形成矽化物。因此，可獲得穩定之氧化釕 層。藉利用穩定之氧化釕層作爲擴散障壁，其可防止金屬 本紙張从適用中國國2ΐ〇χ;ϋ--- ---^--L-----丨裝------訂-----一線 (請先閱讀免面之：vi意事項再填寫本頁) 線路之材料擴散，且形成具有低阻抗之金屬接頭。 301020 A7 ----— B7 五、發明説明（4 ) 雖然本發明之較佳具體實例已 熟練此方面技藝者將認知各種修 能’且不致遠離本發明在所-附之 樣態與精神。 被揭示以説明用途，彼等 正’添加與替代均係有可 申請專利範圍中所揭示之

Claims (1)

1. ABCD 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 L 一種於半導體裝置中製造擴散障壁金屬層之方法，係以 防止半導體裝置中之金屬線路材料、擴散進入金屬線路 下之矽層，該方法包含以下步驟： 將該矽層之表面曝露於氧電漿中，以防止矽層與擴散 障壁金屬層間之界面形成矽化物； 在該矽層上形成一層第一擴散障壁金屬層； -氧離子佈植入第一擴散障壁金屬層内；及 在第一擴散障壁金屬層上形成一層第二擴散障壁金屬 層。 2.根據申請專利範園第i項之方法，其中該第—與第二擴 散障壁金屬層係釕層。 3-根據申請專利範圍第i項之方法，其中該％電漿係在低 於50 W以下之低電能下、及在5 8<?(：111至5〇 sccm之氣流 下、於電漿增強化學氣相沉積（PEC VD)室中製得。 4. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中氧離子之密度係 ι〇15-ιο19離子/平方公分。 5. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中該第—擴散障壁 金屬層之厚度係100 A至500 A。 6. 根據申請專利範圍第i項之方法’該形成第二擴散障壁 金屬層之步驟，進一步包含氧化第一與第二擴散障壁2 屬層之步驟。 7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該氧化步银係在 一試管中進行熱處理，其中氬氣與氧氣，與氮氣與氧氣 係經混合1至5小時。 _____-8- 本紙張XJLit財家鮮（c：NS ) A4胁（21Qx297公着） ---„-----裝------訂-----7線 . 1' 《 (請先閱讀^面之足意事項再填寫本頁) 3G1020 ABCD 六、申請專利範圍 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中在該管中之該氬 氣/氧氣流或氮氣/氧氣流約爲100 sccm/io seem至2000 sccm/300 seem 。9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中試管中之溫度約 爲 400°C 至 700°C。 請 先 閏 讀 背 ιέ 之 注- 意 事 項 再— 填 % 本 頁 裝 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印裳 9- 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) Α4规格（210 X 297公釐）