專利名稱：后cmp成孔劑燒蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于改進(jìn)多孔互連層的形成的方法和結(jié)構(gòu)，在形成導(dǎo)電部件之后從低K互連層除去成孔劑(porogen)，以防止空隙和短路。
背景技術(shù)：
集成電路工藝一般可以分為前段制程(FEOL)和后段制程(BEOL)工藝。在FEOL處理過程中，制造各種邏輯和功能器件。FEOL處理通常將制造邏輯和功能器件的多個層。在BEOL處理過程中，在這些邏輯和功能層上形成互連層，以完成集成電路結(jié)構(gòu)。因此，BEOL處理一般包括絕緣體和導(dǎo)電布線以及接觸的形成。
最近，具有較低介電常數(shù)(并是較軟)的絕緣體(介質(zhì))代替較老、較硬、較高介電常數(shù)絕緣體。低介電常數(shù)材料一般具有低于3.0的介電常數(shù)并包括聚合的低K介質(zhì)商業(yè)產(chǎn)品，例如可以從美國新澤西的DowChemical Company獲得的SilK，可以從美國新澤西的Honeywell獲得的FLARE，可以從美國新澤西的Honeywell，Inc獲得的多微孔玻璃如Nanoglass(多孔SiO2)，以及可以從美國加利福尼亞的Applied Material獲得的Black Diamond(碳摻雜的SiO2)；可以從美國加利福尼亞的Novellus Systems，Inc.獲得的Coral(基于碳化硅的介質(zhì))；以及可以從美國新澤西的Allied Signal獲得的Xerogel。這些低介電常數(shù)絕緣體稱為“低-k”介質(zhì)。這些低-k介質(zhì)是有利的，因?yàn)樗鼈儨p小總的電容量，從而增加器件速度和允許利用更低的電壓(使器件較小和更便宜)。金屬(如，銅、鎢等)一般用作BEOL互連層中的布線和連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種形成集成電路結(jié)構(gòu)的方法，其形成包括邏輯和功能器件的至少一個第一層，以及在第一層上形成至少一個互連層。互連層適合于在邏輯和功能器件之間形成電連接。
通過首先形成介質(zhì)層制造互連層。介質(zhì)層包括第一材料和第二材料，其中第二材料在制造環(huán)境條件下(例如，下面論述的處理?xiàng)l件)不如第一材料穩(wěn)定。“第二材料”包括成孔劑，以及“第一材料”包括基質(zhì)(matrix)聚合物。然后本發(fā)明在介質(zhì)層中形成導(dǎo)電部件，以及從介質(zhì)層(例如，通過加熱)除去第二材料，以在設(shè)置第二材料的互連層中產(chǎn)生氣穴。
通過構(gòu)圖介質(zhì)層形成導(dǎo)電部件，以產(chǎn)生溝槽和開口的圖形，在介質(zhì)層上形成導(dǎo)體材料，以及拋光介質(zhì)層，以允許導(dǎo)體材料僅在溝槽和開口的圖形中保留。在形成導(dǎo)體材料之前，本發(fā)明用里襯材料加襯溝槽和開口的圖形。第二材料的除去使導(dǎo)體材料和里襯材料未受影響。
由本發(fā)明制造的結(jié)構(gòu)是集成電路結(jié)構(gòu)，其包括至少一個第一層和第一層上的至少一個互連層，第一層包括邏輯和功能器件?；ミB層包括多孔介質(zhì)、介質(zhì)內(nèi)的導(dǎo)電部件以及加襯導(dǎo)電部件并將導(dǎo)電部件與介質(zhì)分開的里襯。多孔介質(zhì)內(nèi)的微孔鄰近里襯，里襯圍繞導(dǎo)電部件是連續(xù)的并將導(dǎo)電部件與微孔分開。微孔使里襯未受影響。微孔包含空氣，以便里襯的某些部分鄰近氣穴。里襯圍繞導(dǎo)電部件和沿微孔是完全連續(xù)的，以便里襯使微孔中的空氣與導(dǎo)電部件分開。在介質(zhì)下面有帽蓋材料，其中介質(zhì)具有比帽蓋材料低的介電常數(shù)。導(dǎo)電部件包括接觸和布線。
由于在除去成孔劑之前完成里襯的形成，因此里襯將保持在其位置并在固化工藝過程中成形。因此，即使鄰近里襯形成微孔，這也將不會影響里襯的性能，因?yàn)槔镆r將保持在合適位置并防止導(dǎo)體擴(kuò)散。如果在產(chǎn)生微孔之后形成里襯，這不會是該情況，因?yàn)椴豢赡苡美镆r材料填充小的側(cè)壁微孔，其將在里襯中引起間隙，并將允許導(dǎo)體材料擴(kuò)散到低K介質(zhì)中。因此，本發(fā)明通過包括利用成孔劑形成的微孔允許減小低K介質(zhì)的介電常數(shù)。本發(fā)明允許適當(dāng)?shù)?即使存在這種微孔)形成(并保持)加襯溝槽和側(cè)壁的里襯，以便里襯可以防止導(dǎo)體擴(kuò)散到低K介質(zhì)中。


參考附圖，從本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下列詳細(xì)描述將更好的理解本發(fā)明，其中圖1是說明拋光工藝之后的互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是說明在成孔劑燒蝕(burn out)之后，圖1所示的同一互連結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3A是說明在導(dǎo)體、里襯和多孔介質(zhì)之間的缺陷連結(jié)點(diǎn)的放大示意圖；圖3B是說明在圖2所示的導(dǎo)體、里襯和多孔介質(zhì)之間的缺陷連結(jié)點(diǎn)的放大示意圖；以及圖4是本發(fā)明工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如上所述，在集成電路結(jié)構(gòu)中，如在BEOL互連層中，低K介質(zhì)是非常有用的。為了進(jìn)一步減小低K絕緣材料的介電常數(shù)，當(dāng)涂敷時，可以將成孔劑(例如，微孔產(chǎn)生材料)嵌入低K介質(zhì)材料中。成孔劑被燒蝕，以在介質(zhì)材料中產(chǎn)生微孔，從而進(jìn)一步減小有效的介電常數(shù)。但是，在構(gòu)圖介質(zhì)材料的干法蝕刻工藝之后，微孔可以位于蝕刻溝槽的側(cè)壁。后續(xù)里襯層淀積不可能覆蓋側(cè)壁中的所有微孔。如果溝槽中填充的導(dǎo)體擴(kuò)散到多孔低K材料中，這將引起可靠性問題(引起電路故障)。
因此，如下所述，本發(fā)明的一個方面僅僅在金屬化工藝完成之后燒蝕成孔劑，以便里襯覆蓋度不受溝槽側(cè)壁中的微孔的影響。本發(fā)明選擇能透過成孔劑的拋光掩模或除去拋光掩模，以允許在加熱過程中成孔劑擴(kuò)散到外部。
由于在成孔劑被除去之前完成里襯的形成，因此里襯將保持在其位置并在固化工藝過程中成形。因此，即使鄰近里襯形成微孔，這也將不會影響里襯的性能，因?yàn)槔镆r將保持在合適位置并防止導(dǎo)體擴(kuò)散。這將不會是該情況，如果在產(chǎn)生微孔之后形成里襯，因?yàn)椴豢赡苡美镆r材料填充小的側(cè)壁微孔，將在里襯中引起間隙，以及將允許導(dǎo)體材料擴(kuò)散到低K介質(zhì)中。因此，本發(fā)明允許通過包括利用成孔劑形成的微孔減小低K介質(zhì)的介電常數(shù)(不經(jīng)受擴(kuò)散問題)。本發(fā)明允許適當(dāng)?shù)?即使這種微孔存在)形成(并保持)加襯溝槽和側(cè)壁的里襯，以便里襯可以防止導(dǎo)體擴(kuò)散到低K介質(zhì)中。
更具體地說，圖l說明包括底下層(120)和互連層(122)的集成電路結(jié)構(gòu)的一部分，互連層(122)是本發(fā)明的主題。下層(120)可以包括包含層的FEOL邏輯和功能器件的一部分，或可以包括將在BEOL結(jié)構(gòu)內(nèi)包括的多個互連層的另一個。低K介質(zhì)層顯示為標(biāo)號(122)，以及通過某些形式的帽蓋層(121)與下層(120)適當(dāng)?shù)馗糸_。如上所述，介質(zhì)層(122)包括成孔劑。金屬部件(布線、互連、過孔、柱等)顯示為標(biāo)號(124)和(126)，并被里襯(127)加襯。里襯(127)防止導(dǎo)體(124，126)擴(kuò)散到低K介質(zhì)(122)中。化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)硬掩模顯示為標(biāo)號(128)。圖2說明產(chǎn)生氣穴(微孔、開口等)(130)，然而不影響里襯(127)的固化工藝之后的同一結(jié)構(gòu)。
下面論述用于實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的一種示例性方法。所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解(在回顧該公開內(nèi)容之后)許多其它類似的工藝/材料可用于實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果以及本發(fā)明不局限于以下工藝和材料。在下帽蓋層(121)上可以以900和4500rpm(優(yōu)選3000rpm)之間的旋轉(zhuǎn)速度范圍旋涂介質(zhì)材料(122)。該級介質(zhì)材料(122)可以包含基質(zhì)聚合物和成孔劑。成孔劑可以包括但不限于比剩余的介質(zhì)如聚(環(huán)氧丙烷)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、脂族聚酯、聚內(nèi)酯、聚己內(nèi)酯、聚乙二醇聚戊內(nèi)酯、聚乙烯基吡啶等熱穩(wěn)定性更差的任意物質(zhì)?；|(zhì)聚合物與成孔劑相比熱穩(wěn)定性更好?；|(zhì)材料可以包括但不限于聚亞芳醚、聚亞芳基、聚吲哚、苯并環(huán)丁烯、聚氰脲酸酯、SiLK等。在Kenneth，J.Bruza等人，轉(zhuǎn)讓給美國Dow ChemicalCompany，名稱為″A composition containing a cross-linkable matrixprecursor and a porogen，and porous matrix prepared therefrom″的2006年2月15日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者C·誠宋, M·G·斯蒂芬, C·H·杰弗里, M·凱利, N·薩蒂亞納拉亞納, S·T·克里斯蒂 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司