发明名称 铜/低K内连线结构之化学平坦化效能的改善
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.04.01
申请号 TW093121459 申请日期 2004.07.19
申请人 万国商业机器公司 发明人 李M 倪秋森;曾蔚祖;克莉斯蒂S 泰柏
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 蔡玉玲 台北市大安区敦化南路2段218号5楼A区
主权项 一种电内连线结构,系位于一基板上,包含:一第一低k或超低k介电层;一低k CMP保护层,位于该第一低k介电层上;以及一硬罩/CMP抛光停止层;其中该低k CMP保护层与该第一低k介电层共价键结。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低k介电层系一旋涂式第一低k介电层。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低k介电层系由一有机介电材料所组成。依申请专利范围第2项之电内连线结构,其中该旋涂式低k介电层系选自以下组成之群组:SiLKTM、GX-3TM、多孔SiLKTM、GX-3pTM、JSR LKD 5109TM、多孔旋涂式SiwCxOyHz材料、旋涂式介电材料、低k旋涂式介电材料、以及多孔低k旋涂式介电材料。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该低k CMP保护层系一旋涂式低k CMP保护层。依申请专利范围第5项之电内连线结构,其中该旋涂式低k CMP保护层系由一种具有低CMP抛光率的材料组成,可以直接抛光不会刮伤或造成其他瑕疵。依申请专利范围第5项之电内连线结构,其中该旋涂式低k CMP保护层有一介电常数约2.2至约3.5。依申请专利范围第5项之电内连线结构,其中该旋涂式低k CMP保护层对CMP抛光浆料中所含的化学物系有惰性的。依申请专利范围第5项之电内连线结构,其中该CMP保护层系由一种旋涂式材料所组成,该旋涂式材料选自以下的群组:HOSPTM、AP 6000TM、HOSP BETsTM、EnsembleTMEtch Stop、EnsembleTMHard Mask、有机倍半矽氧烷(organo silsesquioxane)、氢倍半矽氧烷(hydrido silsesquioxane)、氢有机倍半矽氧烷(hydrido-organo silsesquioxane)共聚物、矽氧烷(siloxane)、以及倍半矽氧烷(silsesquioxane)。依申请专利范围第9项之电内连线结构,其中该旋涂式材料有一低介电常数以及低CMP抛光率。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该硬罩/CMP抛光停止层系一传统硬罩/CMP抛光停止层。依申请专利范围第11项之电内连线结构,其中该硬罩/CMP抛光停止层包含BLOkTM、氮化矽、碳化矽、SixCyNz,以及有一低CMP抛光率的CVD沈积材料。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低K介电层系一有机介电层,而该低k CMP保护层系一无机材料或一无机/有机混合材料。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低k介电层系多孔的。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低k介电层系含有一内嵌式蚀刻停止层的一介电叠。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该第一低k介电层有一厚度约600 至约8000。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该低k CMP保护层有一厚度约50至500。依申请专利范围第1项之电内连线结构,其中该基板系一半导体晶圆,该半导体晶圆上有一黏着促进剂层。依申请专利范围第1项之电内连线结构,进一步包含:一介电叠,位在该基板上,该介电叠至少包含该第一低K介电层及该低k CMP保护层。依申请专利范围第19项之电内连线结构,进一步包含:复数个图案化金属导体,形成在该第一低K介电层与该低k CMP保护层的该叠上。依申请专利范围第20项之电内连线结构,其中该图案化金属导体至少有一个系一电导孔(electrical via)。依申请专利范围第21项之电内连线结构,其中该图案化金属导体中至少有一个系连接到该导孔的一导线(line)。依申请专利范围第19项之电内连线结构,进一步包含:一图案化金属导体单层,形成在该基板上的该介电叠层中。依申请专利范围第23项之电内连线结构,其中该图案化金属导体系一导线(line)。依申请专利范围第23项之电内连线结构,其中该图案化金属导体系一导孔(via)。一种电内连线结构,系位于一基板上,包含:一第一低k或超低k介电层;一低k CMP保护层,位于该第一低k介电层上;以及一硬罩/CMP抛光停止层;其中该低k CMP保护层系与该第一低k介电层共价键结之一旋涂式低k CMP保护层;以及其中该旋涂式低k CMP保护层具有分子级自由体积(molecular level free volume)或分子级多孔性(molecular levelporosity)。依申请专利范围第26项之电内连线结构,其中该分子级自由体积的尺寸约2 至约50 。依申请专利范围第26项之电内连线结构,其中该分子级多孔性有一体积百分比约5%至约80%。一种电内连线结构,系位于一基板上,包含:一第一低k或超低k介电层;一低k CMP保护层,位于该第一低k介电层上;以及一硬罩/CMP抛光停止层;其中该低k CMP保护层系一旋涂式低k CMP保护层;以及其中该旋涂式低k CMP保护层的机械行为就像一海绵,在抛光过程中施加向下力量就会提供阻尼能力。一种电内连线结构,系位于一基板上,包含:一第一低k或超低k介电层;一低k CMP保护层,位于该第一低k介电层上;以及一硬罩/CMP抛光停止层;其中该低k CMP保护层系与该第一低k介电层共价键结之一旋涂式低k CMP保护层;以及其中该旋涂式低k CMP保护层具有细致以及均匀分散的孔洞。一种在一基板上形成一电内连线结构的方法,包含:形成一低k CMP保护层于一第一低K介电层上,或于一超低k介电层上,该超低k介电层系位于一基板上,如此该CMP保护层与该第一低K介电层或该超低k介电层共价键结;以及形成一硬罩/CMP抛光停止层于该低k CMP保护层上。依专利申请范围第31项之方法,其中该第一低K介电层系一第一旋转涂布低k介电层。依专利申请范围第32项之方法,其中该第一旋转涂布低k介电层系选自以下所组成的群组:SiLKTM、GX-3TM、多孔SiLKTM、GX-3pTM、JSR LKD 5109TM、多孔旋转涂布SiwCxOyHz材料、旋转涂布介电材料、低k旋转涂布介电材料、以及多孔低k旋转涂布介电材料。依专利申请范围第31项之方法,其中该第一低K介电层系多孔的。依专利申请范围第31项之方法,其中该第一低K介电层有一厚度约600 到大约8000。依专利申请范围第31项之方法,其中该低K CMP保护层系一旋转涂布低K CMP保护层,有一厚度约50到约500 。依专利申请范围第31项之方法,其中该CMP保护层系由一种旋转涂材料所组成,该旋转涂材料选自以下的群组:HOSPTM、AP 6000TM、HOSP BETsTM、EnsembleTM Etch Stop、EnsembleTM Hard Mask、有机倍半矽氧烷(organo silsesquioxane)、氢倍半矽氧烷(hydrido silsesquioxane)、氢有机倍半矽氧烷(hydrido-organo silsesquioxane)共聚物、矽氧烷(siloxane)、以及倍半矽氧烷(silsesquioxane)。依专利申请范围第31项之方法,进一步包含:形成一金属线在该第一低k介电层中。依专利申请范围第31项之方法,进一步包含:形成一金属导孔在该第一低k介电层中。依专利申请范围第31项之方法,进一步包含:加入额外复数介电层;以及加入复数导体以完成该电内连线结构。依专利申请范围第40项之方法,进一步包含:形成一介电层叠在该基板上,该基板包含至少该第一低k介电层以及该低k CMP保护层;以及在该等介电层中形成复数个图案化金属导体。依专利申请范围第41项之方法,进一步包含:硬化该等介电层以促进该CMP保护层与该第一低k介电层的交联,并降低该CMP保护层之CMP抛光率。依专利申请范围第42项之方法,其中该第一低k介电层与该CMP保护层系以一单一步骤硬化。依专利申请范围第43项之方法,其中该第一低k介电层与该CMP保护层的硬化系在一炉管中,温度约摄氏300到约500度,时间约15分钟到约3小时。依专利申请范围第42项之方法,其中该叠中的该等介电层系以一单一工具经连续加工(sequential application)后硬化。依专利申请范围第45项之方法,其中该加工工具(application tool)系一种旋转涂布工具,包含高温热板烘烤腔。依专利申请范围第31项之方法,其中该第一低k介电层系一旋转涂布第一低k介电层,而该低k CMP保护层系一旋转涂布低k CMP保护层。依专利申请范围第47项之方法,其中该旋转涂布低k CMP保护层有细致而均匀分散的孔洞。依专利申请范围第31项之方法,其中该硬罩/CMP抛光停止层系一传统CVD硬罩/CMP抛光停止层。
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