[发明专利]一种具有高抗张强度阻障层的形成方法

权利要求书

1.一种改善双镶嵌(dual damascene)制程可靠度的方法，该方法包含有下列步骤：

提供一半导体晶片，其包含有一具有一双镶嵌结构之旋转涂布(spin-on-coating，SOC)介电层，该双镶嵌结构包含有一导线沟渠结构以及一接触窗开口；

加热该半导体晶片至一预定温度，同时于该双镶嵌结构表面形成一阻障(barrier)层，其中该预定温度可使该旋转涂布介电层产生热膨胀；以及

冷却该半导体晶片以及该阻障层，使该阻障层预先承受应力(pre-stress)；

其中该旋转涂布介电层具有一第一热膨胀系数(thermal expansioncoefficient)，该阻障层具有一第二热膨胀系数，且该第二热膨胀系数小于该第一热膨胀系数。

2.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述旋转涂布介电层系由SiLK^TM所构成。

3.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述预定温度约在300至400℃之间。

4.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述第一热膨胀系数大于50ppm/℃。

5.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述第二热膨胀系数小于10ppm/℃。

6.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述半导体晶片以及该阻障层系被冷却至室温。

7.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述阻障层系由TaN所构成。

8.如权利要求7所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：所述形成该阻障层的方法系利用一物理气相沉积(physical vapordeposition，PVD)技术。

9.如权利要求1所述改善双镶嵌制程可靠度的方法，其特征在于：其中在冷却该半导体晶片以及该阻障层后，该方法尚包含有下列步骤：

于该阻障层上形成一铜晶种层；

于该铜晶种层上沉积一铜金属层，且该铜金属层填满该导线沟渠以及该接触窗开口；

进行一化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)制程，以于该导线沟渠中形成一双镶嵌铜导线；以及

于该双镶嵌铜导线上形成一保护层。

10.一种双镶嵌内连线方法，该方法包含有下列步骤：

提供一半导体晶片，其包含有一低介电常数材料层；

于该低介电常数材料层中形成一双镶嵌结构，其中该双镶嵌结构包含有一导线沟渠结构以及一接触窗开口；

在一第一预定温度下，于该双镶嵌结构表面形成一阻障层；

加热该半导体晶片至一第二预定温度，同时于该阻障层上形成一黏合层，其中该第二预定温度高于该第一预定温度，并且可使该低介电常数材料层产生热膨胀，造成该阻障层的破裂(cracking)现象；

冷却该半导体晶片以及该阻障层/黏合层，使该阻障层/黏合层预先承受应力(pre-stress)；

其中该低介电常数材料层具有一第一热膨胀系数，该阻障层具有一第二热膨胀系数，且该第二热膨胀系数小于该第一热膨胀系数。

11.如权利要求10所述的双镶嵌内连线方法，其特征在于：所述低介电常数材料层系由SiLK^TM所构成。

12.如权利要求10所述的双镶嵌内连线方法，其特征在于：所述第一预定温度系小于100℃。

13.如权利要求10所述的双镶嵌内连线方法，其特征在于：所述第二预定温度系在300至400℃之间。

14.如权利要求10所述的双镶嵌内连线方法，其特征在于：所述半导体晶片以及该阻障层/黏合层系被冷却至室温。

15.如权利要求10所述的双镶嵌内连线方法，其特征在于：所述阻障层系由氮化钽(TaN)所构成，该黏合层系由钽(Ta)所构成。