互連結構的製造技術
2023-06-01 23:31:06
專利名稱：互連結構的製造技術
方法
技術領域：
本發明涉及形成一種互連結構的方法。具體地，本發明涉及一種方法，該方法包括澱積一薄層共形鈍化電介質和/或擴散阻擋帽蓋層和/或硬掩模。本發明尤其涉及製造鑲嵌和雙鑲嵌結構的方法。
背景技術：
高端微處理器晶片的性能越來越受到互連布線中的信號傳送延遲的限制，該互連布線用來在該晶片中的各設備間保持連接。通常稱之為線後端(BEOL)的互連，這些導線中的延遲通過與之相關的電阻R和電容C的乘積來表示。當已經通過在BEOL布線中採用Cu代替Al來減少R時，C的減少可以通過減少環繞互連布線的絕緣介質的介電常數來實現。已經採用將金屬間電介質(IMD)從二氧化矽(k～4)改變成更低k的IMD，如氟代二氧化矽(k～3.6)和由CVD或在塗層上旋塗形成的有機矽酸鹽(k～2.7-3.2)，以進一步降低BEOL的電容。其它的降低k值的方法需要引入多孔、超低k值(ULK，k＜2.5)的IMD，並最終使用空隙作為一個IMD，以實現最低可能的電容值。這些超低k值的結構很脆弱，需要通過其它工藝或者特定工藝來製造它們。
這樣小規模的製造互連布線網絡的現有技術方法之一是雙鑲嵌(DD)工藝。在標準DD工藝中，將一個金屬間電介質塗布在一個基底上。該金屬間電介質包括通孔層面電介質和線層面電介質。這兩個金屬間電介質層可以由相同或不同絕緣膜形成，並且在前一種情況下用作一個單獨的單片層。可以選擇地使用硬掩模層或層疊的疊層，以促進蝕刻選擇性，並用作拋光停止層。該布線互連網絡包括兩種類型的特徵部件線特徵部件，在晶片上橫跨一段距離，以及通孔特徵部件，在多級疊層中的不同層面的互連結構中將各線連接在一起。事實上，兩個層都通過等離子體增強化學氣相澱積(PECVD)澱積一種無機玻璃，如二氧化矽(SiO2)或氟代二氧化矽玻璃(FSG)來製造。
在雙鑲嵌工藝中，線和通孔的位置分別由單獨的光致抗蝕劑層光刻限定，並採用活性離子蝕刻工藝轉移到硬掩模和IMD層上。這樣一種示意性的工藝順序稱之為「線優先」途徑。在形成溝槽之後，採用光刻法在光致抗蝕劑層上限定通孔圖案，並將該圖案轉移到介電材料上，以形成通孔開口。然後用導電襯裡材料或材料疊層來覆蓋該凹陷結構，該導電襯裡材料或材料疊層用來保護導電金屬線和通孔，並作為導體和IMD層之間的粘合層。然後在有圖案基底的表面上用導電填充材料填充該凹陷部分中。
填充最通常是通過電鍍銅來實現的，儘管也可以採用其它的方法(如化學氣相澱積(CVD))，也可以採用其它的材料，如Al或Au。隨後對該填充和襯裡材料進行化學機械拋光(CMP)，以與硬掩模的表面共面。澱積一層帽蓋材料作為覆蓋層，以鈍化暴露的金屬表面，並作為金屬和任何其它在其上澱積的IMD層之間的擴散阻擋層。通過PECVD澱積的氮化矽、碳化矽和碳氮化矽膜通常用作帽蓋材料。對設備中互連結構的每一層面重複該工藝順序。由於是同時限定兩種互連特徵部件，以通過一個單獨的拋光步驟在絕緣體內嵌入形成導體，該工藝也稱之為雙鑲嵌工藝。
儘管上面已經對線優先途徑進行了描述，但在形成溝槽圖案之前形成通孔的其它工序也是可能的。然而，在本申請下文中詳細描述的發明步驟所提供的主要問題和解決途徑是與雙鑲嵌工藝的所有這樣的變體共有的。
傳統的ULK IMD材料雙鑲嵌集成已經表現出幾個問題。多孔IMD層相對等離子體曝光的靈敏度要求剝去光致抗蝕劑和RIE殘餘，會導致吸水量的增大，以及這些膜介電常數的增大。低的機械強度和粘附力導致IMD層在其與拋光停止層與擴散阻擋帽蓋層的界面處偶爾出現分層。源於它們機械脆弱性的其它問題包括在切割晶片以形成晶片的過程中，以及在將布線接合到晶片的接合焊盤上之時易損壞。
已經提出幾種避免使用多孔ULK IMD層的方法。第一種方法是通過深腐蝕線之間的IMD和夾斷間隙頂部來形成密封空氣間隙，如Arnal等人所展示的(IITC 2001)通過澱積一等離子體澱積電介質填充的淺間隙來形成上述夾斷。然而，由於在深腐蝕步驟之前不能提供所需的次最小基本規則光刻法，該集成方案不能容易地擴展到未來世代的細基本規則互連結構。這種光刻法被設計成用來在深腐蝕期間保護Cu頂部上的介電擴散阻擋層。不使用這種光刻法步驟將使Cu表面在深腐蝕期間敞露，導致Cu的爆裂。此外，在深腐蝕後採用傳統CVD保護銅線將導致深腐蝕後凹槽的襯墊具有厚的電介質層，留下很少的空間用於空氣間隙的形成。同樣由於採用低固體含量的旋塗澱積溶液具有過度填塞或積聚在溝槽底部的傾向，因此很難採用傳統旋塗澱積法得到薄而共形的膜。
對ULK膜雙鑲嵌集成方法的第二個替代方案為深腐蝕和間隙填充集成(EBGF)(例如美國專利US 6,346,484 US 6,551,924和US 6,413,854)。在該方法中，在從線之間對IMD進行深腐蝕之後，可以採用多孔ULK來填充間隙。隨後通過CMP對間隙填充電介質(GFD)進行平整，在等離子體清潔步驟之後澱積一擴散阻擋帽蓋層。在該方案中，在GFD平整拋光過程中，缺少拋光停止層將導致GFD凹陷。此外，在阻擋層(帽蓋層)澱積期間，多孔ILD暴露在等離子體下，用來清潔Cu表面，結果使其損壞，且使其易於漏電和擊穿。最終，對好的間隙填充和平整的要求限制了GFD選擇低分子量前驅體溶液，常常導致在其它所需屬性(如機械強度)之間進行折中。
如上所述的傳統CVD澱積的阻擋層，受到過度厚度的影響，從而在深腐蝕處理後的結構中佔據了太多的空間，導致該結構很高的有效k值。因此能夠提供這些共形塗層以在深腐蝕後的結構中填充金屬間溝槽的側壁和底部。不會造成等離子體對ULK膜的損壞的用於形成硬掩模和擴散阻擋帽蓋膜的方法將同樣對傳統鑲嵌和雙鑲嵌以及EBGF集成方案都有利。並且，將可以看到比較理想地提供一種澱積間隙填充材料的方法，可以緩解低分子量的限制。
發明內容
本發明涉及幾種涉及上述需求的方法，並描述了通過使用這些方法能夠處理這樣的結構。本發明的一個方面涉及一種形成空氣間隙結構的方法。具體地，該方法包括a)形成具有至少兩條互連線和至少一個連接到所述至少兩條互連線中至少之一的通孔的雙鑲嵌互連結構，並且其中將該至少兩條互連線和該至少一個通孔嵌入在第一電介質中；b)在至少兩條互連線之間除去第一電介質，直到其深度至少等於該線(即至少兩條互連線)的高度；通過超臨界流體的方法共形澱積薄的鈍化電介質，以在至少兩條互連線之間包覆線的頂部和暴露的側壁及通孔的底部；以及通過在頂部夾斷所述至少兩條互連線之間的間隙的方法澱積非共形的第二介電膜，形成密封的空氣間隙結構。
本發明的另一個方法涉及一種製造互連結構的方法，包括形成具有至少兩條互連線和至少一個連接到所述至少兩條互連線中至少之一的通孔的雙鑲嵌互連結構，並且其中將該至少兩條互連線和該至少一個通孔嵌入在第一電介質中；在至少兩條互連線之間除去第一電介質，直到其深度至少等於該線的高度；通過超臨界流體的方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法澱積一薄的共形鈍化電介質，以在至少兩條互連線之間包覆線的頂部和暴露的側壁及通孔的底部；以及用具有比第一電介質更小的介電常數的第二電介質填充所述的至少兩條互連線之間的空間(通孔和線)；採用共形電介質作為拋光停止層、通過拋光平整第二電介質；以及可選擇的用第三電介質在得到結構的頂面上形成帽蓋層。
本發明的還一個方面涉及一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，包括形成具有嵌入在第一電介質中的至少一條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構；以及用阻擋帽蓋電介質、通過選自超臨界流體方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法中的一種方法在至少一互連線的頂部上形成帽蓋層。
本發明的還一個方面涉及一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，包括形成具有至少兩條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構，其中該至少兩條互連線嵌入在第一電介質中；以及澱積位於所述互連線之間空間中且與所述線頂面名義上共面的介電硬掩模，以及可選擇的通過選自超臨界流體方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法中的一種方法的硬掩模。
本發明的還一個方面涉及一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，該方法包括具有至少兩條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構，並且其中將該至少兩條互連線和該至少一個通孔嵌入在第一電介質中；以及可選擇地形成跨越所述互連線之間空間並且名義上與所述線的頂表面共面的介電硬掩模，以及形成在至少兩條互連線頂部上的擴散阻擋帽蓋電介質；包括採用超臨界流體工藝澱積第一電介質和可選擇的介電硬掩模；對光致抗蝕劑層形成圖案，以形成至少兩條互連線圖案；
採用光刻法和活性離子蝕刻將至少兩條互連線圖案轉移到電介質上；採用等離子體灰化剝去殘留的光致抗蝕劑；採用超臨界流體矽烷化處理來修復等離子體對第一電介質和可選擇的硬掩模的損壞；用導電襯裡和導電填充材料填充互連線和通孔；採用化學機械拋光對導電襯裡和導電填充材料進行平整；採用超臨界流體清潔溶液清潔所述至少兩條互連線和所述可選擇的介電硬掩模的頂部；以及通過採用選自超臨界流體方法和/或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法中的一種方法澱積擴散阻擋帽蓋電介質。
本發明同樣涉及任何通過上述任一種方法得到的結構。
本發明的其它目的、優點和特徵將通過參考後附的說明書與附圖一起得到理解，在附圖中相同的部分具有相同的給定數字。
圖1a、1b、1c、1d、1e、1f和1g分別表示根據本發明的工藝的各個階段的橫截面圖。
具體實施例方式
本發明涉及形成互連結構的方法。本發明的方法包括採用一非等離子體方法、特別是超臨界流體方法，優選是超臨界二氧化碳(SCCO2)蒸發質量傳輸，通過減壓形成上述的各種介電膜，導致集成的BEOL結構，以消除現有技術中的上述問題。當優選SC CO2作為載體介質時，也可以採用丙烷、丁烷、丁烯、水等的SC流體，而不偏離本發明的精神。由於成本和環保的原因，SC CO2是有利的。也可以使用超臨界流體澱積方法，以澱積更高分子量材料(如低聚物和聚合物)的薄膜。
超臨界流體澱積方法使共形膜的澱積成為可能，因為通過旋塗法可能使其不共形。超臨界流體澱積方法，如SC CO2技術提供了其它的優點，類似液體的密度和具有很低的表面張力對於塗布很小的特徵部件來說可能是很重要的。
對於EBGF集成使用超臨界流體的另一個優點是適合間隙填充ILD材料及其澱積。目前，可以通過使用的前驅體材料和載體溶劑性能(如表面張力和粘度)來控制在ILD材料上旋塗的間隙填充性能。這些反過來限定了低分子量(一般小於約10,000道爾頓)前驅體的使用及在限定種類的溶劑中的溶解，從而限制了可作出的選擇。通常，不得不在好的間隙填充性能與穩健的電氣和機械性能之間作出折中，以得到穩健性差一點的最終結構。相對於接近零表面張力、類似氣體的粘度和它們採用添加少量共溶劑溶解ILD前驅體的能力，超臨界流體，例如SC CO2的獨特方面在於其能夠使用具有更大和更寬範圍分子量的前驅體來填充間隙。因此其可能成為獨立的工程，可以更多地基於最終膜性能(電氣和機械性能)選擇間隙填充ILD前驅體，而不必受到傳統間隙填充澱積方法(如旋轉塗布法)的限制。
相對於DD集成方案，基於SC CO2的方法能夠採用溶解在與可選擇的共溶劑一起的SC CO2中的前驅體材料在ULK ILD上形成硬掩模和擴散阻擋帽蓋層。它們的示意性而非限制性的例子為與適當的共溶劑，例如醇類、醚(線性或環狀)、γ-丁內酯(butryolactone)、環狀碳酸酯、酯類、NMP、PGMEA、己烷、取代的芳香烴和酮類(無環和有環的)一起溶解在SC CO2中的有機矽酸鹽、聚矽烷、聚氧化碳矽烷、聚矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷、聚碳矽烷、聚矽雜矽氮烷、聚矽雜碳矽烷、聚矽氧氮烷(polysiloxazane)、聚碳矽氮烷、聚甲矽烷基碳二醯亞胺、聚矽雜碳矽氮烷、聚烯基矽烷、聚烷基矽烷、聚炔基矽烷、聚芳基矽烷、聚矽半氮烷。
此外，也可以在對DD結構(參看附圖1f)進行化學機械拋光(CMP)之後使用適當的共溶劑，以清潔預先存在的銅互連結構的表面，從而在頂部可以形成擴散阻擋帽蓋層，例如聚碳矽烷、聚氧化碳矽烷、聚碳矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷或聚矽氮烷，而不必如現有技術中當前公知的實踐一樣潛在地損壞等離子體處理或等離子體引起的澱積。對許多下層電介質，特別是低k值ILD進行等離子體曝光，可能會潛在地降低硬掩模和ILD膜的電擊穿和漏電流。
此外，有可能使用單或多官能化的矽烷化試劑進行適當的SCCO2矽烷化處理，以改性硬掩模或ILD表面自CMP步驟之後得到的狀態，從而在擴散阻擋帽蓋層與該改性區域之間的界面不僅在粘附力也在漏電方面變得更加穩健。組合的工藝包括銅線表面的清潔、硬掩模的表面處理，以及接著的擴散阻擋帽蓋層的塗布，所有這些都採用SC CO2工藝來完成，該組合方法是實現這一結構的獨特方法，由於大大減少了暴露在等離子體中，從而可以得到具有改進的電介質擊穿和電遷移性能的集成結構。如本申請部分發明人提交的申請60/499,856所述的，也可以使用SC CO2矽烷化處理來修復在形成圖案步驟中活性離子蝕刻和抗蝕劑剝離之後損壞的超低k值ILD，其全部內容合併在這裡作為參考。矽烷化試劑的例子包括烷氧基矽烷、氨基矽烷、氯代矽烷、矽氮烷及其混合物。
本發明同樣涉及採用特定類型材料的原子層澱積(如等離子體增強的ALD)以澱積氮化矽的超薄共形帽蓋電介質的方法。根據本發明的ALD採用叔胺基試劑氣體，如三甲胺，和/或矽烷化試劑，如叔丁氧基矽烷醇；或者氨基矽烷前驅體，如二(二甲基氨基二甲基矽烷)、三(二甲基氨基甲基矽烷)或其它多官能化矽烷化試劑，包括那些在反應性官能團之間具有橋接取代基的化合物。其它可以用於此目的的多官能化矽烷包括三氯代三乙醯氧基(trichlorotriacetoxy)，包括用於澱積後交聯的乙烯基取代矽烷、六氯代二矽氧烷等。橋接取代基可以包括乙烯基、乙炔基、取代乙炔基、芳基，它們還可以經過加熱、UV輻照和電離輻射處理等而發生額外的交聯。這些層也可以通過使用SC CO2和適當的共溶劑(如果需要)來形成，以澱積例如聚矽氮烷和聚碳矽烷等的材料。
ALD和SC CO2澱積都可以形成用旋塗法無法保形的共形澱積膜。SC CO2技術提供類似液體的密度而具有很低的表面張力的優點，這對塗布很小的特徵部件將是很重要的。作為氣相工藝的ALD同樣提供這一優點。例如，通過溶液旋塗澱積的聚碳矽烷可以積聚在深腐蝕結構的底部，從而提高有效的介電常數。此外，不清楚到底可以澱積多薄的膜。在本發明中，可以澱積在5～10nm範圍內的膜，而這是極其需要的。此外，深腐蝕後澱積超薄共形阻擋層得到的結構是獨特的，並且解決了相對上述的剪斷型空氣間隙的形成及EBGF集成的主要問題。首先，對於EBGF方案，在GFD拋光後處理期間共形塗層作為CMP停止層，從而可以保護Cu線。在空氣間隙方案中，對於次基本規則光刻法的需求消除了，並且採用薄共形電介質作為帽蓋層，在完全深腐蝕步驟之後覆蓋互連線的側壁和頂表面，以提供擴散阻擋功能。
為了更便於理解本發明，下面將參考表示雙鑲嵌工藝的附圖進行說明。在根據本發明的雙鑲嵌工藝中，在圖1a的基底1100上塗布用兩層1110、1120表示的金屬間電介質(IMD)。通孔層面電介質為1110，線層面電介質為1120。可選擇地採用硬掩模層或層疊的疊層1130，以方便選擇性蝕刻和作為拋光停止層。如果需要，硬掩模層可以根據上面討論的本發明的方法澱積形成。
布線網際網路包含兩種類型的特徵部件線特徵部件，在晶片上橫跨一段距離，以及通孔特徵部件，將在多級(層面)疊層中的不同層面的互連結構中的各線連接在一起。事實上，兩個層都通過等離子體增強化學氣相澱積(PECVD)澱積一種無機玻璃，如二氧化矽(SiO2)或氟代二氧化矽玻璃(FSG)來製造。根據本發明，線層面電介質1120可以根據上面討論的本發明的方法進行澱積。
在雙鑲嵌工藝中，線1150和通孔1170的位置分別由圖1b和1c中的光致抗蝕劑層1500和1510光刻限定，並且採用活性離子蝕刻工藝轉移到硬掩模和IMD層上。如圖1所示的工藝順序稱之為「線優先」途徑。在形成溝槽之後，如圖1d所示，採用光刻法在光致抗蝕劑層1510中限定一通孔圖案1170，並將該圖案轉移到介電材料上以產生通孔開口1180。在已經剝離光致抗蝕劑之後，雙鑲嵌溝槽和通孔結構1190如圖1e所示。隨後對該凹陷結構1190用導電襯裡材料或材料疊層1200覆蓋，該導電襯裡材料或材料疊層1200用來保護導體金屬線和通孔，並作為導體和IMD之間的粘合層。隨後該凹陷在圖案化基底表面上填滿導電填充材料1210。該填充最通常通過電鍍銅來實現，儘管也可以採用其它方法，如化學氣相澱積(CVD)和其它材料，如Al或Au。隨後對該填充和襯裡材料進行化學機械拋光(CMP)，以與硬掩模的表面共面，在這個階段的結構如圖1f所示。如圖1g所示，澱積一帽蓋材料1220作為一覆蓋膜，以鈍化暴露的金屬表面，並且作為金屬和要澱積在其上的任何其它IMD層之間的擴散阻擋層。帽蓋層可以根據上面討論的本發明的方法進行澱積。
對設備上互連結構的每一層面重複該工藝順序。由於是同時限定兩種互連特徵部件，以通過一個單獨的拋光步驟在絕緣體內嵌入形成導體，該工藝也稱之為雙鑲嵌工藝。儘管上面已經對線優先方法進行了描述，但在形成溝槽圖案之前形成通孔的其它順序也是可能的。然而，在本申請下文中詳細描述的發明步驟所提供的主要問題和解決途徑是與雙鑲嵌工藝的所有這樣的變體共有的。
本說明書中引用的所有出版物和專利申請都合併在這裡作為參考，並且為了部分和全部目的，仿佛每一個單獨的出版物或專利申請都特別和獨自被指出以便在此作為參考。
本發明的上述描述展示和描述了本發明。此外，如上所述本發明只展示和描述了本發明的優選具體實施方式
，但應當理解的是，本發明能夠應用到各種其它組合、修改和環境中，並且能夠在這裡所表達的、與上述教導和/或相關領域技能或知識匹配的發明概念的範圍內進行改變或修改。上述具體實施方式
進一步傾向於解釋本發明實踐知道的最佳模式，並且能夠被本領域其他熟練技術人員以這樣的或其它的具體實施方式
，或者具有對特定應用場合需要進行各種修改的方式使用本發明。相應地，本說明書並不傾向於將本發明限制在這裡公開的內容。同樣，其傾向於通過後附的權利要求書來解釋，以包括其它具體實施方式
。
權利要求
1.一種形成空氣間隙互連結構的方法，該方法包括a)形成具有至少兩條互連線和至少一個連接到所述至少兩條互連線中至少之一的通孔的雙鑲嵌互連結構，其中將所述的至少兩條互連線和所述的至少一個通孔嵌入在第一電介質中；b)從所述的至少兩條互連線之間除去第一電介質，直到其深度至少等於所述線的高度，並且在所述的至少兩條互連線之間形成間隙；通過超臨界流體方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法共形澱積薄的鈍化電介質，以在所述的至少兩條互連線之間包覆所述線的頂部和暴露的側壁及所述通孔的底部，以及通過在頂部夾斷所述至少兩條互連線之間的間隙的方法澱積非共形的第二介電膜，形成密封的空氣間隙結構。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的第一電介質選自二氧化矽、氟代二氧化矽、有機矽酸鹽和有機電介質的多孔和無孔品種。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述的有機電介質選自聚醯亞胺、聚芳撐、聚芳撐醚(polyarylene ether)、聚唑、聚喹啉和喹喔啉、環狀聚烯烴、聚芳基氰酸酯及其組合。
4.如權利要求1所述的方法，其中包括通過選自溼化學蝕刻、活性離子蝕刻、光化學蝕刻及其組合的方法除去第一電介質的步驟。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質選自氮化矽、碳化矽、碳氮化矽、聚碳矽烷、聚氧化碳矽烷、聚碳矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷或聚矽氮烷及其組合的無定形膜。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質的厚度約為1～20nm，與可選擇的共溶劑一起通過超臨界二氧化碳澱積法進行澱積。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質的厚度約為5～10nm。
8.一種製造互連結構的方法，包括形成具有至少兩條互連線和至少一個連接到所述至少兩條互連線中至少之一的通孔的雙鑲嵌互連結構，其中所述的至少兩條互連線嵌入在第一電介質中；從所述的至少兩條互連線之間除去第一電介質，直到其深度至少等於所述線的高度；通過超臨界流體的方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法澱積薄的共形鈍化電介質，以在所述的至少兩條互連線之間包覆所述線的頂部和暴露的側壁及所述通孔的底部；用具有比第一電介質更小的介電常數的第二電介質填充所述的至少兩條互連線之間的空間；採用共形電介質作為拋光停止層、通過拋光平整第二電介質；以及可選擇地用第三電介質在所得結構的頂面上形成帽蓋層。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述的第一電介質選自二氧化矽、氟代二氧化矽、有機矽酸鹽和有機電介質的多孔和無孔品種。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述的有機電介質選自聚醯亞胺、聚芳撐、聚芳撐醚、聚唑、聚喹啉和喹喔啉、環狀聚烯烴、聚芳基氰酸酯及其組合。
11.如權利要求8所述的方法，其中包括通過選自溼化學蝕刻、活性離子蝕刻、光化學蝕刻及其組合的方法除去第一電介質的步驟。
12.如權利要求8所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質選自氮化矽、碳化矽、碳氮化矽、聚碳矽烷、聚氧化碳矽烷、聚碳矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷或聚矽氮烷及其組合的無定形膜。
13.如權利要求8所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質的厚度約為1～20nm。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述的共形鈍化電介質的厚度約為5～10nm。
15.如權利要求13所述的方法，其中所述的可選擇的共溶劑選自NMP、PGMEA、己烷、庚烷、二甲苯、醇類、線型醚、環醚、γ-丁內酯、環狀碳酸酯、取代芳香烴、無環酮和環酮。
16.如權利要求8所述的方法，其中用來填充所述的至少兩條互連線之間的空間的所述第二電介質選自二氧化矽、氟代二氧化矽、有機矽酸鹽和有機電介質的超低k值的多孔品種。
17.如權利要求8所述的方法，其中所述第二電介質與可選擇的共溶劑一起採用超臨界二氧化碳工藝進行澱積。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述的可選擇的共溶劑選自NMP、PGMEA、己烷、庚烷、二甲苯、醇類、線型醚、環醚、γ-丁內酯、環狀碳酸酯、取代芳香烴、無環酮和環酮。
19.如權利要求8所述的方法，其中所述的可選擇的第三電介質選自由矽、碳、氧和氫元素以及可選擇的氮元素的組合組成的無定形膜。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述的第三電介質還包括其它官能基團，該官能基團在受到加熱、UV輻照處理、電離輻射處理及其組合的情況下發生額外的交聯反應。
21.如權利要求8所述的方法，其中所述的可選擇的第三電介質通過非等離子體澱積方法進行澱積。
22.一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，包括形成具有嵌入在第一電介質中的至少兩條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構；以及用通過超臨界流體方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法澱積形成的阻擋帽蓋電介質在所述的至少兩條互連線的頂部形成帽蓋層。
23.如權利要求22所述的方法，其中所述的阻擋帽蓋電介質選自矽烷、聚氧化碳矽烷、聚矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷、聚碳矽烷、聚矽雜矽氮烷、聚矽雜碳矽烷、聚矽氧氮烷、聚碳矽氮烷、聚甲矽烷基碳二醯亞胺和聚矽雜碳矽氮烷。
24.如權利要求22所述的方法，其中所述製造的雙鑲嵌結構包括連接到所述至少兩條互連線上的至少一個通孔。
25.一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，包括形成具有至少兩條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構，其中所述的至少兩條互連線嵌入在第一電介質中；以及澱積位於所述互連線之間的空間中且與所述線頂面名義上共面的介電硬掩模，所述硬掩模通過超臨界流體方法或採用叔胺基試劑和/或矽烷化試劑的原子層澱積方法澱積形成。
26.如權利要求25所述的方法，其中所述的阻擋帽蓋電介質選自聚矽烷和矽炔(silynes)、聚氧化碳矽烷、聚矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷、聚碳矽烷、聚矽氧氮烷、聚碳矽氮烷、聚甲矽烷基碳二醯亞胺和聚矽雜碳矽氮烷。
27.如權利要求25所述的方法，其中所述製造的雙鑲嵌結構包括連接到所述的至少兩條互連線上的至少一個通孔。
28.一種製造鑲嵌或雙鑲嵌互連結構的方法，該方法包括形成具有至少兩條互連線的鑲嵌或雙鑲嵌互連結構，其中將所述的至少兩條互連線嵌入在第一電介質中；以及可選擇地形成跨越所述互連線之間空間且名義上與所述線的頂表面共面的介電硬掩模，以及形成在所述的至少兩條互連線頂部的擴散阻擋帽蓋電介質；包括採用超臨界流體工藝澱積第一電介質和可選擇的介電硬掩模；對光致抗蝕劑層形成圖案，以在頂部形成所述至少兩條互連線圖案；採用光刻法和活性離子蝕刻將所述的至少兩條互連線圖案轉移到電介質上；採用等離子體灰化剝去殘留的光致抗蝕劑；採用超臨界流體矽烷化處理來修復等離子體對第一電介質和可選擇的硬掩模的損壞；用導電襯裡和導電填充材料填充互連線和通孔；採用化學機械拋光對導電襯裡和導電填充材料進行平整；採用超臨界流體清潔溶液清潔所述至少兩條互連線和所述可選擇的介電硬掩模的頂部；採用矽烷化處理來修復對第一和/或第二電介質表面的任何意外損壞；以及通過採用超臨界流體方法澱積擴散阻擋帽蓋電介質。
29.如權利要求28所述的方法，其中所述的第一電介質選自有機矽酸鹽及其組合的多孔和無孔品種。
30.如權利要求28所述的方法，其中所述的可選擇的硬掩模選自聚矽烷、聚矽炔(polysilyne)、聚氧化碳矽烷、聚矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷、聚碳矽烷、聚矽雜矽氮烷、聚矽雜碳矽烷、聚矽氧氮烷、聚碳矽氮烷、聚甲矽烷基碳二醯亞胺、聚矽雜碳矽氮烷、聚烯基矽烷、聚烷基矽烷、聚炔基矽烷、聚芳基矽烷和聚矽半氮烷。
31.如權利要求28所述的方法，其中所述的導電襯裡選自W、Ta和Ti及其氮化物、矽氮化物及其組合。
32.如權利要求28所述的方法，其中所述的導電填充材料選自Cu、Al、Au、Ag及其組合物和合金。
33.如權利要求28所述的方法，其中所述的清潔步驟在澱積所述擴散阻擋帽蓋電介質之前採用溶解在超臨界流體中的溫和的蝕刻劑以清潔所述導電填充材料的表面。
34.如權利要求28所述的方法，其中所述的擴散阻擋帽蓋電介質選自聚矽烷和矽烯、聚氧化碳矽烷、聚矽氮烷、聚氧化碳矽氮烷、聚碳矽烷、聚矽雜矽氮烷、聚矽雜碳矽烷、聚矽氧氮烷、聚碳矽氮烷、聚甲矽烷基碳二醯亞胺和聚矽雜碳矽氮烷。
35.如權利要求28所述的方法，其中所述的用於修復對第一和/或第二電介質表面的任何意外損壞的矽烷化處理是在液相、蒸汽相或超臨界CO2相中進行，且矽烷化試劑選自烷氧基矽烷、氨基矽烷、氯代矽烷、矽氮烷及其混合物。
全文摘要
製造互連結構的方法，包括下列步驟通過原子層澱積工藝或超臨界流體工藝澱積一薄共形鈍化電介質和/或擴散阻擋帽蓋層和/或硬掩模。
文檔編號H01L21/314GK1954412SQ200580015498
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月23日 優先權日2004年6月4日
發明者埃爾伯特·E.·璜, 金亨俊, 羅伯特·D.·米勒, 薩特雅納拉雅納·V.·尼塔, 薩姆帕斯·普拉斯霍薩曼 申請人:國際商業機器公司