发明名称 用于极大型积体电路(VLSI)及超大型积体电路(ULSI)互连系统中之钻石状碳
摘要 本发明系有关一种半导体装置,包括钻石状碳作为其结构成份之一且作为积体电路晶片上分隔一或多个导体程度用之绝缘体。本发明亦有关一种形成积体结构之方法及有关由其制得之积体结构。本发明又提供一种对含钻石状碳层之基材选择性离子蚀刻该钻石状碳层之方法。
申请公布号 TW275136 申请公布日期 1996.05.01
申请号 TW084108335 申请日期 1995.08.10
申请人 万国商业机器公司 发明人 丹尼.查理士.艾德斯坦;史帝芬.艾伦.柯汉;艾佛德.吉儿;裘瑞.洛斯狄拉.帕拉哲查克;维纽海.维特哈海.派特
分类号 H01L21/76 主分类号 H01L21/76
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1. 一种分隔积体电路半导体装置上一或多个导体程度之绝缘体,包括:具有曝露之第一金属层之上表面之基材;在该基材之上表面上形成之钻石状碳材料绝缘层;及在该绝缘层上图形化以形成复数个导体之第二金属层。2. 根据申请专利范围第1项之半导体装置之绝缘体,其中曝露之第一金属层为选自Al,Cu,W,Ta,Ti及其合金之至少一种。3. 根据申请专利范围第1项之半导体装置之绝缘体,其中钻石状碳材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,氟化氢化非晶形碳,氟化非晶形碳及氟化非晶形钻石。4. 根据申请专利范围第1项之半导体装置之绝缘体,其中钻石状碳材料系藉选自电浆辅助之化学蒸敷法,溅射法,离子束沉积法及雷射烧蚀法之方法形成者。5. 根据申请专利范围第1项之半导体装置之绝缘体,其中基材为含有至少一个场效应半导体管(FET)之积体电路晶片。6. 根据申请专利范围第1项之半导体装置之绝缘体,其中基材为含有互补金属氧化物半导体(CMOS)装置之积体电路晶片。7. 一种使用于积体半导体装置之互连结构,包括:具有上表面之基材,该上表面具有曝露之第一金属区及选自SiO@ss2及钻石状碳材料之曝露之第二绝缘区;在该基材之该上表面上形成之第一层钻石状碳材料;在该第一层上图形化以形成复数个导体之第二金属层;及电连接经选择之第一区至一或多个该复数个导体之金属进料通道。8. 根据申请专利范围第7项之互连结构,其中曝露之第一金属区系选自Al,Cu,W,Ta,Ti及其合金之至少一种金属。9. 根据申请专利范围第7项之互连结构,其中钻石状碳材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,氟化氢化非晶形碳,氟化非晶形碳及氟化非晶形钻石。10.根据申请专利范围第7项之互连结构,其中钻石状碳材料系藉选自电浆辅助之化学蒸敷法,溅射法,离子束沉积法及雷射烧蚀法之方法所形成者。11. 根据申请专利范围第7项之互连结构,其中基材为含至少一个半导体管之积体电路晶片。12. 根据申请专利范围第7项之互连结构,其中基材为含有互补金属氧化物半导体(CMOS)装置之积体电路晶片。13. 一种使用于积体电路晶片上之互连结构,包括:具有第一导电区域之上表面之基材;第一层选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,及氟化钻石状碳之钻石状碳材料层,其中该钻石状碳材料系以v原子%Si或Ge掺杂者;第二层选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,及氟化钻石状碳之钻石状碳材料层,其中该钻石状碳材料系以w原子%Si或Ge掺杂者,其中v及w可相同或不同且系在约0至约25之范围;具有在该第二层上形成之第一金属之第一互连图形之该第二层;及具有使经选择之该第一导电区域与该第一互连图形互连之第二金属间柱之该第一及第二层。14. 根据申请专利范围第13项之互连结构,其中v系自约5至约15及w系自约2至约15。15. 根据申请专利范围第13项之互连结构,其中该氟化钻石状碳包含至少1原子%氟原子共价键结至该氟化钻石状碳之碳原子者。16. 根据申请专利范围第13项之互连结构,其中钻石状碳材料为氢化非晶形碳。17. 根据申请专利范围第13项之互连结构,其中第一金属系选自Al,Cu,W及其合金。18. 根据申请专利范围第13项之互连结构,其中第二金属系选自Al,Cu,W及其合金。19. 根据申请专利范围第18项之互连结构,又包含在该第一或第二金属之该第一层侧壁与该第一或第二层钻石状碳材料层之间之第三金属层。20. 根据申请专利范围第19项之互连结构,其中该第三金属系选自Ta,Ti,W,Cr及其合金者。21. 一种在上表面上具有导电区域之基材上形成互连结构方法,包括之步骤为:在该基材之上表面上形成第一层钻石状碳材料层,该材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,及氟化钻石状碳材料者,其中该钻石状碳材料系以v原子%之Si或Ge掺杂;在该第一层上形成第二层钻石状碳材料层,该材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,及氟化钻石状碳,其中该钻石状碳材料系以w原子%之Si或Ge掺杂;在该第二层上形成第三层钻石状碳材料层,该材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石及氟化钻石状碳,其中该钻石状碳材料系以x原子%之Si或Ge掺杂;在该第三层上形成第四层钻石状碳材料层,该材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,及氟化钻石状碳,其中该钻石状碳材料系以y原子%之Si或Ge掺杂;在该第四层上形成第五层钻石状碳材料层,该材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石及氟化钻石状碳,其中该钻石状碳材料系以z原子%之Si或Ge掺杂;其中v,w,x,y及z为相同或不同且在自约0至约25之范围;在该第五层上形成对有对上述经选择之该导电区域之开孔之第一面罩;经由该第一面罩及该第五至第一层蚀刻;移除该第一面罩;在该整个第五层上形成具有使该导电区域之经选择者互连之互连图形之第二面罩;经由该第二面罩及该第四及第五层蚀刻;及以金属填入该第一至第五层及该第四及第五层之开孔。22. 根据申请专利范围第21项之方法,其中v,w,x,y及z系在约5至约15之范围。23. 根据申请专利范围第21项之方法,又包含对该金属及该第五层进行化-机抛光以形成平面上表面之步骤。24. 根据申请专利范围第21项之方法,其中至少一个但非全部之钻石状碳层系经另一种介电材料取代者。25. 根据申请专利范围第24项之方法,其中该介电材料为氧化矽或氮化矽。26. 一种选择性蚀刻钻石状碳之方法,包括下列步骤:选择具有上表面之基材;在该基材该上表面上形成第一层以v原子%Si或Ge掺杂之钻石状碳层,其中v系自约0.1至约25;在该第一层上形成第二层钻石状碳层;在该第二层上形成图形层;导入含O@ss2之气体;经由该图形层对该第二层反应性离子蚀刻曝露之处;及在蚀刻通过该第一层之前终止该反应性离子蚀刻步骤。27. 根据申请专利范围第26项之方法,其中v系自约5至约15。28. 一种于SiO@ss2中形成图形之方法,包括下列步骤:选择具有上表面之基材;在该基材上表面上形成钻石状碳材料层;在该材料层上形成SiO@ss2层;在该SiO@ss2层上形成图形层;导入含氟之气体;经由该图形层反应性离子蚀刻该SiO@ss2层曝露之处;及在蚀刻通过该钻石状碳材料层之前终止该反应性离子蚀刻步骤。29. 根据申请专利范围第28项之方法,其中该含氟之气体包含CF@ss4。30. 根据申请专利范围第28项之方法,其中该钻石状碳材料系选自氢化非晶形碳,非晶形碳,非晶形钻石,氟化氢化非晶形碳及氟化非晶形钻石。图示简单说明:图1为含有钻石状碳层作为分隔半导体装置两个程度绝缘体材料之半导体装置截面图。图2为CMOS装置之典型实例,该闸极、排极及源极区域选择性地连接至本发明所述之接线。图3为图2所示之CMOS结构之场效应半导体管之截面图,其含有钻石状碳膜作为第一及第二接线介电层。此为图2所示结构之部份如何藉本发明接线结构接触之实例。图4为含有钻石状碳程度间及程度内介电层之本发明ULSI互连系统之截面图。图5为包括电浆沉积之钻石状碳膜作为CF@ss4或O@ss2RIE
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