專利名稱：微電子工藝和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將空氣作為電介質(zhì)集成到半導(dǎo)體器件中的方法和用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的包括一個(gè)或多個(gè)空氣電介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
已知的互聯(lián)延遲將在未來幾代芯片中存在嚴(yán)重的問題。盡管引入銅取代鋁可以大幅改善信號(hào)傳輸時(shí)間(或者己知為RC延遲中的“R”部分；R＝電阻，C＝電容)，但是仍然缺少改善“C”部分的實(shí)際方法。通過降低位于導(dǎo)電金屬之間的電介質(zhì)的介電常數(shù)可以降低互聯(lián)間的電容耦合C。用傳統(tǒng)的二氧化硅電介質(zhì)或其氟化變體不能解決這一問題，因?yàn)檫@些材料的介電常數(shù)仍然高于3。
多年來，全世界都在對(duì)己知為低k電介質(zhì)，即低介電常數(shù)(k＜3)的電介質(zhì)的生產(chǎn)和集成進(jìn)行研究。這種電介質(zhì)的介電常數(shù)是2.5-2.9，這種電介質(zhì)已經(jīng)得到高度開發(fā)，從0.13μm技術(shù)看適用于下一代芯片的生產(chǎn)。這些材料的例子包括黑金剛石(Advanced Materials)、唑電介質(zhì)OxD(Infineon)或絲綢(Dow Chemical)?；谟袡C(jī)聚合物的后兩種材料還有仍然處于開發(fā)階段的多孔體，其k值低于2.2。還有多種多孔無機(jī)材料，如JSR生產(chǎn)的LKD或Dow Coming生產(chǎn)的XLK。
WO00/35000A1描述了一種生產(chǎn)其中在連接線和連接塞周圍有孔隙的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，孔隙是通過去除導(dǎo)電或半導(dǎo)體填料形成的。
US6268277B1描述了一種生產(chǎn)在電介質(zhì)中形成有孔隙的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。在這種情況下，沉積層將和孔隙相通的通道覆蓋。
US6211561B1描述了一種生產(chǎn)有孔隙的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，在孔隙中蝕刻氣隙，然后用一個(gè)膜層將其密封。
WO00/51177描述了在互聯(lián)間有氣泡的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。氣隙是通過蝕刻材料產(chǎn)生的間隙形成的。
美國專利申請(qǐng)2002/0019125A1描述了用于穩(wěn)定半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的孔隙的支撐部件的用途。
US6165890公開了在固體結(jié)構(gòu)，特別是半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成間隙的方法，其中，使降冰片烯類聚合物熱分解，從而留下孔隙。
眾所周知，空氣的介電常數(shù)是1，因此是理想的電介質(zhì)。所以至今已有很多人嘗試用空氣作為電介質(zhì)(已知的氣隙)。例如Mark Lin，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.第612卷(2000)，D4.7.1-D4.7.6。但是，以前的氣隙概念要么不能用于所有的形體尺寸(即，高度依賴于設(shè)計(jì))，要么很復(fù)雜，不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)施。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種易于將空氣作為電介質(zhì)集成到半導(dǎo)體器件中的方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，該目的可以通過權(quán)利要求1的方法達(dá)到，本發(fā)明還涉及權(quán)利要求21的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的將空氣作為電介質(zhì)集成到半導(dǎo)體器件中的方法包括下述步驟a、在襯底(1)上涂布將要形成圖案的電介質(zhì)層(2)；b、在已經(jīng)涂布的電介質(zhì)層(2)上形成圖案；c、在形成圖案的電介質(zhì)層(2)上涂布導(dǎo)電金屬(3)，由導(dǎo)電金屬(3)和電介質(zhì)層(2)形成共用表面；d、在步驟c產(chǎn)生的層上涂布有機(jī)電介質(zhì)層(4)；和e、為了形成用空氣作為導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的電解質(zhì)且在頂面上有連續(xù)電介質(zhì)層(4)的布置，使靠這種方式形成的涂層襯底與含氟化合物接觸。
用這種方法可以提供一種簡易的生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法，該方法又不限于這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，從而可以得到作為電介質(zhì)的氣隙。
盡管上面有(有機(jī))電介質(zhì)膜，但是在上述步驟e中使襯底與含氟化合物接觸的步驟能夠出人意料地使在步驟a中涂布的電解質(zhì)，特別是二氧化硅與含氟化合物反應(yīng)，并且反應(yīng)產(chǎn)物滲出，從而保留有氣孔或氣隙。令人驚奇地是，該方法并不破壞有機(jī)電介質(zhì)膜。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將要與根據(jù)本發(fā)明預(yù)處理的半導(dǎo)體襯底接觸的含氟化合物是氣體形式，在這種情況下，使用的含氟化合物有利地是有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的含氟烴化合物、有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的全氟烴化合物、有1-2個(gè)氮原子的含氟氮化合物、有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的碳氟氯化合物、和/或HF、F2、BF3、PF3、ClF、ClF3、ClF5、XeF2、SF4、SO2F2、SF6或其混合物。
有1-4個(gè)碳原子的烴化合物的優(yōu)選例子是CH3F、CHF4和/或CH2F2。
優(yōu)選的氟化烴化合物的例子是通式為CnF2n+2的化合物，其中，n＝1-4，優(yōu)選n＝1-2，特別是CF4或C2F6。全氟烴化合物，特別是其中的n＝1-4的化學(xué)式為CnF2n+2的那些化合物可以優(yōu)選每一種都最多有50％的F原子被H和/或Cl取代。這種化合物的優(yōu)選例子是C2H2F4和/或C2Cl2F4。
優(yōu)選的含氟氮化合物的例子是NF3。
優(yōu)選的碳氟氯化合物的例子是C2Cl3F3或C2Cl4F2。
具體來說，CF4、CHF3、C2F6和/或NF3是優(yōu)選的氣體含氟化合物。根據(jù)本發(fā)明，使用的含氟化合物還可以與NH3、O2或H2O混合使用，只要后者對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生有害影響即可。一般來說，合適的氣體具體是包括C-F、C-H-F或N-F基團(tuán)的氣體化合物。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，含氟化合物還可以以溶液形式與預(yù)處理的半導(dǎo)體襯底接觸。在這種情況下，含氟化合物優(yōu)選是HF、KF、NaF、LiF、NH4HF2、NH4F或其混合物的水溶液形式。
根據(jù)本發(fā)明，使襯底和氣體含氟化合物接觸的步驟在20-200℃，優(yōu)選在50-100℃下進(jìn)行。這種情況下的處理時(shí)間優(yōu)選是5-60分鐘，特別優(yōu)選10-30分鐘。使襯底和氣體含氟化合物接觸的步驟優(yōu)選在1-1000mbar下進(jìn)行。
在用溶液形式的含氟化合物進(jìn)行處理的情況下，優(yōu)選加熱到30-60℃。
要建構(gòu)的電介質(zhì)可以是通常用在制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)方法中的任何所需的電介質(zhì)，優(yōu)選是無機(jī)電介質(zhì)，如導(dǎo)言中提及的電介質(zhì)。要在步驟a中形成圖案的電介質(zhì)優(yōu)選是二氧化硅、氮化硅或氧氮化硅，特別優(yōu)選二氧化硅。
從原則上講，制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或芯片時(shí)使用的襯底都適用于本發(fā)明。但本發(fā)明優(yōu)選的襯底是硅、鍺、在其頂面上有電介質(zhì)的微電子加工的Si或Ge、玻璃、金屬-玻璃組合物；或者具有電半導(dǎo)體聚合物的Si或Ge，如摻雜或未摻雜的噻吩或亞芳基。
開始時(shí)用傳統(tǒng)工藝涂布優(yōu)選為二氧化硅的電介質(zhì)，形成厚度優(yōu)選為100-2000nm的層。
電介質(zhì)可以間接形成圖案，即，利用輔助抗蝕劑進(jìn)行，也可以用傳統(tǒng)工藝直接形成圖案。在直接形成圖案的情況下，電介質(zhì)本身是感光的(參看實(shí)施例6)。不僅可以用可甲硅烷基化的抗蝕劑間接形成圖案，而且可以用含硅抗蝕劑間接形成圖案。多層體系(有機(jī)電介質(zhì)/阻隔層/常規(guī)光刻膠)是合適的。合適的阻擋層的例子是二氧化硅或旋壓玻璃材料。
根據(jù)本發(fā)明，使用的導(dǎo)電金屬優(yōu)選是銅；舉例來說，銀、鋁或Al、Cu和Si的合金也是合適的。
可以用CVD(化學(xué)氣相沉積)或PVD(物理氣相沉積)技術(shù)涂布導(dǎo)電金屬。可以任選地用電鍍法使導(dǎo)電金屬層，特別是銅層增厚，以使其具有所需的層厚。導(dǎo)電金屬層至少具有整個(gè)電介質(zhì)的層厚。
在步驟c中例如用CVD技術(shù)的涂布銅層或?qū)щ娊饘賹右话阋_(dá)到30-200nm，然后可以用電鍍法增厚，直至達(dá)到電介質(zhì)的層厚。
在CVD或PVD銅沉積或?qū)щ娊饘俪练e前涂布阻擋層是有利的。該層的性質(zhì)可以是有機(jī)或無機(jī)的。合適的阻擋層材料是鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鎢、碳化鎢、碳化硅、無定形炭及這些材料與氧、碳和/或氫的混合物或化合物，如SiCN、SiOCN或SiCH等。優(yōu)選用CVD或PVD工藝涂布阻擋層。標(biāo)準(zhǔn)層厚是5-50nm。
根據(jù)本發(fā)明涂布導(dǎo)電金屬，特別是銅后，可以鈍化銅軌?？梢杂美萌缟匐娮覥oWP(即，利用電鍍法涂布的鈷、鎢和磷的層)，少電子CoP、Ru等的傳統(tǒng)工藝進(jìn)行鈍化，也可以用通過CVD選擇性沉積和涂布的W、WN或WC進(jìn)行鈍化。
對(duì)用步驟b形成圖案后的基底和/或側(cè)壁的鈍化同樣可以用傳統(tǒng)方法進(jìn)行，例如，沉積鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鎢、碳化鎢、碳化硅或類似的已知為阻擋層材料的層。
根據(jù)本發(fā)明，在鈍化前或后，優(yōu)選地是，優(yōu)選用CMP(化學(xué)機(jī)械沉積)將導(dǎo)電金屬層或銅層平整，形成二氧化硅和銅(或銅上面的阻擋層)的水平共用表面。
從原則上講，根據(jù)本發(fā)明，要形成導(dǎo)電金屬和電介質(zhì)的共用表面，優(yōu)選是水平表面。應(yīng)當(dāng)以下述方式理解步驟c在導(dǎo)入阻擋層或鈍化的情況下，也可以用阻擋層、鈍化層和電介質(zhì)形成共用表面。還可以在化學(xué)機(jī)械拋光后形成共用表面。
根據(jù)步驟d，在步驟c生產(chǎn)的層上涂布有機(jī)電介質(zhì)層。使用的有機(jī)電介質(zhì)優(yōu)選是下述公知化合物中的一種或多種聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并咪唑、聚酰亞胺(PI)和/或其前體，如多羥基酰胺(PBO前體)和/或聚酰胺羧酸(PI前體)和聚喹啉、聚喹喔啉、聚芳撐(polyarylene)如聚亞苯基或聚亞萘基或WO97/10193中公開并要求保護(hù)的聚合物，即乙炔基芳香化合物的聚合物、聚芳撐醚如聚苯醚、聚萘醚，包括US5115082和US5145936中公開和要求保護(hù)的氟化聚芳撐醚和聚亞萘基醚及其未氟化的同系物，每一種上述有機(jī)電介質(zhì)層都可包括含硅、鍺、硼或磷的有機(jī)金屬。
其它同樣優(yōu)選的有機(jī)電介質(zhì)是感光有機(jī)電介質(zhì)，具體來說是感光聚酰亞胺如Asahi Chemical生產(chǎn)的Pimel或Arch Chemical生產(chǎn)的Probimide、感光聚苯并噁唑如Sumitomo Bakelite生產(chǎn)的CRC或DowChemical生產(chǎn)的苯并環(huán)丁烯。
優(yōu)選將有機(jī)電介質(zhì)溶解在合適的溶劑中進(jìn)行涂布。用傳統(tǒng)方法如噴涂法或旋涂法涂布。優(yōu)選的溶劑是乙酸甲氧基丙酯、乙酸乙氧基丙酯、丙酸乙氧基丙酯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁內(nèi)酯、環(huán)己酮和/或環(huán)戊酮。涂布通常在干燥步驟后，如果適當(dāng)，還應(yīng)當(dāng)在調(diào)節(jié)步驟后，具體來說，進(jìn)行調(diào)節(jié)步驟的目的是將前體轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物。
使涂層襯底與含氟化合物接觸的步驟優(yōu)選通過向其中放置有涂層襯底的腔室內(nèi)連續(xù)供應(yīng)含氟氣體進(jìn)行。將襯底從腔室內(nèi)取出后，只因?yàn)榭諝獗阆嗷ニ椒蛛x且在頂面上具有連續(xù)電介質(zhì)層(有機(jī)電介質(zhì))的銅結(jié)構(gòu)或?qū)щ娊饘俳Y(jié)構(gòu)便保留在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 上述工藝能夠產(chǎn)生以空氣作為導(dǎo)體結(jié)構(gòu)間的電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。實(shí)際的k值是1，這表示理論極限。
在制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的過程中，含氟化合物的處理不一定要在形成各個(gè)層以后進(jìn)行。相反，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于用多個(gè)以二氧化硅作為電介質(zhì)的層的待完成的結(jié)構(gòu)來說，優(yōu)選可以使這樣的結(jié)構(gòu)與含氟化合物接觸。這在生產(chǎn)技術(shù)方面是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明用氣態(tài)或液態(tài)的含氟化合物處理前后的這種多層結(jié)構(gòu)。該方法也不限于兩層?？梢杂糜诙鄠€(gè)相互疊加施用的層，并將其加工。還可以先生產(chǎn)以空氣作為電介質(zhì)的一個(gè)層，然后再在其上涂布其它層。


圖1b-e(下面解釋)描述了可用在本發(fā)明中的傳統(tǒng)波紋裝飾(damascene)工藝。另外，根據(jù)本發(fā)明，還可以使用雙面波紋裝飾工藝。
在間距較大的結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選加入支撐柱，這些支撐柱不具有任何電功能，僅用于機(jī)械支撐(參看圖2)。
為了防止芯片內(nèi)部發(fā)生的事情(氧化或其他化學(xué)反應(yīng))從芯片邊緣發(fā)出任何負(fù)面影響，優(yōu)選在所有芯片邊緣的周圍施加寬度至少是2μm的金屬或欄軌的密封保護(hù)環(huán)。
下面在例示實(shí)施方案的基礎(chǔ)上詳述本發(fā)明，這些實(shí)施方案不能限制由權(quán)利要求書設(shè)定的本發(fā)明的保護(hù)范圍。
附圖簡述下面的說明參考下述附圖圖1示出根據(jù)本發(fā)明使用波紋裝飾工藝的工序。
圖1a示出襯底。該襯底可以已經(jīng)包括金屬或電介質(zhì)結(jié)構(gòu)。在襯底上還可以放置有阻擋材料或有機(jī)電介質(zhì)。
圖1b示出涂布有二氧化硅層的襯底。
圖1c示意性地示出在傳統(tǒng)光致抗蝕劑的輔助下對(duì)二氧化硅形成圖案后的狀態(tài)。
圖1d示出例如通過CVD、PVD、電鍍或其結(jié)合的方法涂布銅后的狀態(tài)。如果合適，可以在涂布銅之前涂布阻擋層。
圖1e示出CMP后的狀態(tài)。
圖1f示出在干燥后，如果適當(dāng)還進(jìn)行調(diào)節(jié)后，涂布的有機(jī)電介質(zhì)。
圖1g示出根據(jù)本發(fā)明用含氟化合物處理后的狀態(tài)。在原先二氧化硅的位置處有氣隙。
圖2示出在有大面積或大氣隙的區(qū)域中有支撐柱的本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
圖3示出具有用氣態(tài)或液態(tài)的含氟化合物處理前(圖3a)后(圖3b)的多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中，先生成接觸孔，再建造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
圖4a示出抗蝕劑的光致圖案。
圖4b示出以抗蝕劑作掩模蝕刻電介質(zhì)。
圖4c示出剝?nèi)?脫除抗蝕劑后。
圖4d示出電鍍，即，填充接觸孔。
圖4e示出重復(fù)圖1b-圖1f的步驟。
圖4f示出根據(jù)本發(fā)明在加熱室內(nèi)處理后的狀態(tài)。
圖5示出如圖1所示按本發(fā)明處理后的結(jié)構(gòu)，感光有機(jī)電介質(zhì)用作有機(jī)電介質(zhì)，在其中蝕刻接觸孔，然后根據(jù)本發(fā)明用含氟化合物進(jìn)行處理。
其中，附圖標(biāo)記代表內(nèi)容如下1基底、2SiO2、3銅、4有機(jī)電介質(zhì)、5空氣、6光致抗蝕劑、7光敏有機(jī)電介質(zhì)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例實(shí)施例1生產(chǎn)銅結(jié)構(gòu)用CVD技術(shù)在硅片1上涂布二氧化硅層2，然后用已知的抗蝕劑技術(shù)和等離子體蝕刻技術(shù)在該層上抗蝕圖案(圖1a-c)。形成圖案的二氧化硅層的高度是800nm。用PVD(Applied Materials Endura裝置)在該層上沉積40nm厚的鉭層，然后沉積70nm厚的銅層3。然后用電解法(SemitoolEquinox裝置)將銅層增厚至1000nm(圖1d)。然后參考圖1e，首先是所有銅，然后是鉭進(jìn)行化學(xué)機(jī)械平整(IPEC裝置，RODEL拋光墊，CABOT漿液)。然后用EP0264678的實(shí)施例1中生產(chǎn)的在N-甲基吡咯烷酮中的聚苯并噁唑前體(聚鄰羥基酰胺)溶液通過旋涂技術(shù)涂布在平整后的表面上作為有機(jī)電介質(zhì)4，然后在120℃的加熱板上干燥2分鐘。然后將涂層襯底在380℃的調(diào)節(jié)(conditioning)爐內(nèi)(在氮?dú)獗Ｗo(hù)下)調(diào)節(jié)60分鐘。這種調(diào)節(jié)使前體轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的聚苯并噁唑。用作電介質(zhì)的聚苯并噁唑膜4的層厚是1400nm。也可以用N2和H2的混合物作為調(diào)節(jié)過程中的氣體(圖1f)。然后將襯底導(dǎo)入有氣體入口和氣體出口的加熱室。然后在80℃的溫度下將氫氟酸HF緩慢地通過該加熱室。這種情況下使用的載氣是氮?dú)猓瑢⒌獨(dú)獗萌霛饪s氫氟酸(48wt％)，攜帶處于氣相的氫氟酸。20分鐘后，用純氮?dú)獯祾呒訜崾?，將襯底從加熱室內(nèi)取出?，F(xiàn)在，在原先被二氧化硅占據(jù)的位置處，在互聯(lián)間只有空氣5(圖1g)。作為只使用鉭的替代方案，還可以一起涂布氮化鈦(20nm)和鉭作為阻擋材料。
實(shí)施例2多層結(jié)構(gòu)在這種情況下，使用的襯底是實(shí)施例1生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)，具體來說是調(diào)節(jié)有機(jī)電介質(zhì)后的襯底(圖1f)。然后如實(shí)施例1所述，用CVD沉積二氧化硅和銅，用電鍍法增厚，然后平整。然后再一次涂布和調(diào)節(jié)聚苯并噁唑前體(圖3a)。然后將該結(jié)構(gòu)導(dǎo)入加熱室，用與實(shí)施例1相同的方法處理。結(jié)果得到對(duì)應(yīng)于圖3b的結(jié)構(gòu)。
該方法不限于兩層?？梢杂糜诙鄠€(gè)相互施用的層，并將其加工。還可以先生產(chǎn)以空氣作為電介質(zhì)的一個(gè)層，然后再在其上涂布其它層。
實(shí)施例3先生產(chǎn)接觸孔，再生產(chǎn)結(jié)構(gòu)在實(shí)施例1生產(chǎn)的頂面上有有機(jī)電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)上沉積可以根據(jù)EP494383的實(shí)施例1甲硅烷基化的光致抗蝕劑6，然后通過一個(gè)接觸孔掩模將該光致抗蝕劑曝光、顯影和甲硅烷基化(圖4a)。然后用氧氣等離子體將接觸孔內(nèi)的電介質(zhì)蝕刻100秒(以使用的抗蝕劑作為蝕刻掩模)，使得銅軌3的頂面是未被覆蓋的(圖4b)。為了除去表面處的氧化銅，用氬氣等離子體再繼續(xù)蝕刻20秒。用N-甲基吡咯烷酮處理2分鐘，以除去(剝?nèi)?保留在電介質(zhì)上面的抗蝕劑層，然后將襯底在120℃下干燥60秒(圖4c)。然后以電鍍法用銅3填充其底部有暴露的銅的接觸孔(圖4d)。然后根據(jù)實(shí)施例1，用另一個(gè)層(根據(jù)圖1b-f)將用這種方法得到的結(jié)構(gòu)增厚，得到對(duì)應(yīng)于圖4e的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)施例1在加熱室內(nèi)進(jìn)行氣體處理后，得到其間以空氣為電介質(zhì)和具有接觸孔層的互聯(lián)的兩個(gè)層(圖4t)。
實(shí)施例4生產(chǎn)銅結(jié)構(gòu)在該實(shí)施例中，其工序與實(shí)施例1基本相同，只是有下述不同之處不使用聚苯并噁唑前體，而是使用Dow Chemical生產(chǎn)的可商購的電介質(zhì)SiLK(參考WO97/10193)。結(jié)果與實(shí)施例1一樣。
實(shí)施例5先生產(chǎn)接觸孔，再生產(chǎn)結(jié)構(gòu)在該實(shí)施例中，其工序與實(shí)施例3基本相同，只是在這種情況下使用實(shí)施例4的電介質(zhì)。結(jié)果與實(shí)施例3一樣。
實(shí)施例6在該結(jié)構(gòu)中使用感光有機(jī)電介質(zhì)用與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行對(duì)應(yīng)于圖1a-e的步驟。然后在平整的Cu/SiO2表面上旋涂作為感光有機(jī)電介質(zhì)7的EP0264278/實(shí)施例2中的可光刻圖案的聚苯并噁唑前體溶液，然后在110℃的加熱板上干燥100秒，然后通過接觸孔掩膜進(jìn)行多色曝光。用顯影劑AZ303(用水稀釋1∶6)顯影90秒和在調(diào)節(jié)爐內(nèi)調(diào)節(jié)(氮?dú)獗Ｗo(hù)，380℃下60分鐘)后，結(jié)果得到1400nm厚的有機(jī)電介質(zhì)連續(xù)膜，在由銅制成的軌上有接觸孔(圖4c)。然后將襯底導(dǎo)入溫度為60℃的氟化銨在甲醇中的溶液中，在輕微攪拌的同時(shí)用該溶液處理25分鐘。然后用甲醇洗滌，并且在氮?dú)獗Ｗo(hù)下在150℃下干燥15分鐘。經(jīng)過這種處理后，在原先被二氧化硅占據(jù)的位置處，在互聯(lián)間只有空氣(參考圖5)。
實(shí)施例7用與實(shí)施例6同樣的方法進(jìn)行該實(shí)施例，只是有下述不同在這種情況下，用Asahi生產(chǎn)的感光聚酰亞胺Pimel 7636作為感光電介質(zhì)7。因?yàn)榫埘啺放c上述噁唑不同——可以形成負(fù)性圖案，為此而使用負(fù)性掩膜。在γ-丁內(nèi)酯和二甲苯的混合物(體積比為1∶1)中進(jìn)行顯影。結(jié)果與實(shí)施例3相同。
權(quán)利要求
1.一種將空氣作為電介質(zhì)集成到半導(dǎo)體器件中的方法，包括下述步驟a、在襯底(1)上涂布將要形成圖案的電介質(zhì)層(2)；b、在已經(jīng)涂布的電介質(zhì)層(2)上形成圖案；c、在形成圖案的電介質(zhì)層(2)上涂布導(dǎo)電金屬(3)，由導(dǎo)電金屬(3)和電介質(zhì)層(2)形成共用表面；d、在步驟c產(chǎn)生的層上涂布有機(jī)電介質(zhì)層(4)；和e、為了形成用空氣作為導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的電解質(zhì)且在頂面上有連續(xù)電介質(zhì)層(4)的布置，使用這種方式形成的涂層襯底與含氟化合物接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于含氟化合物是氣體形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于含氟化合物是有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的含氟烴化合物；有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的全氟烴化合物；有1-2個(gè)氮原子的含氟氮化合物；有1-4個(gè)碳原子，優(yōu)選有1-2個(gè)碳原子的碳氟氯化合物、和/或HF、F2、BF3、PF3、ClF、ClF3、ClF5、XeF2、SF4、SO2F2、SF6或其混合物。
4.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于含氟化合物是一種或多種下述化合物CF4、CHF3、CH3F、C2F6、CH2F2、C2H2F4、C2Cl2F4、C2Cl3F3、C2ClF5、C2Cl4F2和/或NF3。
5.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于含氟化合物以與NH3、O2和/或H2O的混合物形成存在。
6.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于含氟化合物以溶液形式使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于含氟化合物以HF、KF、NaF、LiF、NH4HF2或NH4F或其混合物的水溶液形式存在。
8.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于使襯底和氣體含氟化合物接觸的步驟在20-200℃，優(yōu)選在50-100℃下進(jìn)行。
9.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于使襯底和氣體含氟化合物接觸的步驟的進(jìn)行時(shí)間是5-60分鐘，優(yōu)選10-30分鐘。
10.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于將要形成圖案的電介質(zhì)是二氧化硅。
11.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于襯底(1)選自硅、鍺、微電子加工的Si或Ge襯底；玻璃、金屬-玻璃組合物；或者具有電半導(dǎo)體聚合物的Si或Ge，如摻雜或未摻雜的噻吩或亞芳基。
12.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于用銅、銀、鋁或Al、Cu和Si的合金作為導(dǎo)電金屬(3)。
13.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于用銅作為導(dǎo)電金屬(3)。
14.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于用下述公知化合物中的一種或多種作為有機(jī)電介質(zhì)(4)聚苯并噁唑(PBO)、聚苯并咪唑、聚酰亞胺(PI)和/或其前體，如多羥基酰胺(PBO前體)和/或聚酰胺羧酸(PI前體)和聚喹啉、聚喹喔啉、聚芳撐如聚亞苯基或聚亞萘基或乙烯基氧化膦、氟化或未氟化的聚芳撐醚，如聚苯基醚、聚萘基醚，每一種這些化合物都可包括含硅、鍺、硼或磷的有機(jī)金屬。
15.根據(jù)任一權(quán)利要求1-14的方法，其特征在于使用的有機(jī)電介質(zhì)(4)是感光電介質(zhì)(7)，如感光聚酰亞胺、感光聚苯并噁唑或感光苯并環(huán)丁烯。
16.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于在步驟c后進(jìn)行平整步驟，優(yōu)選用CMP進(jìn)行。
17.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于在使襯底和含氟化合物接觸的步驟之前重復(fù)進(jìn)行步驟a-d，使多層結(jié)構(gòu)和含氟化合物接觸。
18.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于在涂布導(dǎo)電金屬(3)前涂布阻擋層。
19.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于阻擋層由一種或多種下述材料制成鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鎢、碳化鎢、碳化硅、無定形炭及這些材料與氧、碳和/或氫的混合物或化合物，如SiCN、SiOCN或SiCH。
20.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于在涂布有機(jī)電介質(zhì)(4)前將導(dǎo)電金屬(3)，優(yōu)選銅的表面鈍化。
21.根據(jù)任一上述權(quán)利要求的方法，其特征在于為了提高空氣電介質(zhì)層的機(jī)械強(qiáng)度，加入機(jī)械支撐部件。
22.用一個(gè)或多個(gè)上述權(quán)利要求的方法得到的具有一個(gè)或多個(gè)空氣電介質(zhì)層的半導(dǎo)體器件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的半導(dǎo)體器件，其特征在于在空氣電介質(zhì)層內(nèi)部有機(jī)械支撐部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及將空氣作為電介質(zhì)集成到半導(dǎo)體器件中的方法和用該方法生產(chǎn)的以空氣層作為電介質(zhì)的半導(dǎo)體器件，該方法包括下述步驟a、在襯底(1)上涂布將要形成圖案的電介質(zhì)層(2)；b、在已經(jīng)涂布的電介質(zhì)層(2)上形成圖案；c、在形成圖案的電介質(zhì)層(2)上涂布導(dǎo)電金屬(3)，由導(dǎo)電金屬(3)和電介質(zhì)層(2)形成共用表面；d、在步驟c產(chǎn)生的層上涂布有機(jī)電介質(zhì)層(4)；和e、為了形成用空氣作為導(dǎo)體結(jié)構(gòu)之間的電解質(zhì)且在頂面上有連續(xù)電介質(zhì)層(4)的布置，使用這種方式形成的涂層襯底與含氟化合物接觸。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1487579SQ0315481
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者R·塞齊, R 塞齊 申請(qǐng)人:印芬龍科技股份有限公司