制造多层互连结构之方法

摘要

一种用以在多层互连结构层中形成层间(interlevel)介电层之方法，该结构使用空气作为与镶嵌法(damascene)相容，且又不引入额外制程步骤之构成低k介电材料。镶嵌法之该导性(conductive)特征主要藉由在互连结构个别层之心轴(mandrel)材料中以标准微影与蚀刻步骤来形成。在个别层中之该导性特征为该心轴材料所包围。在互连结构的所有层都形成后，对该心轴材料提供一通道(passageway)。一等向性蚀刻剂经由该通道导入，以选择性地蚀刻并移除该心轴材料。先前在该互连结构之多层中为该心轴材料所占据之空间现在以空气填满，其用作为一低k介电材料。

主权项

1.一种用于制造一多层互连结构之方法,包含: 将一心轴(mandrel)材料施加至一基材; 移除部分之该心轴材料以形成沟渠; 移除部分之该心轴材料以形成中介窗,该沟渠开通 (open)至该下方之中介窗; 以一导性材料填入该中介窗与该沟渠以产生一复 数个特征(features),该特征具有位于相邻特征间之 该心轴材料; 形成位于该特征与该心轴材料之上之至少一层; 定义经由该层通向该心轴材料之至少一通道( passageway);与 藉由引入一等向性蚀刻剂至该通道中移除该心轴 材料,该等向性蚀刻剂选择性蚀刻该心轴材料以留 下一界于相邻特征间之一空气空隙(void)。 2.如申请专利范围第1项之方法,其中该心轴材料系 选自由无定形矽、无定形锗与无定形矽锗所组成 之群组。 3.如申请专利范围第2项之方法,其中该心轴材料为 无定形矽,而该等向性蚀刻剂含有氢氧化钾。 4.如申请专利范围第2项之方法,其中该心轴材料为 无定形锗,而该等向性蚀刻剂含有过氧化氢。 5.如申请专利范围第1项之方法,其中移除该心轴材 料之部分以形成沟渠之步骤系经由一单一微影与 蚀刻操作来执行。 6.如申请专利范围第1项之方法,其中移除该心轴材 料之部分以形成中介窗之步骤系经由单一微影与 蚀刻操作来执行。 7.如申请专利范围第1项之方法,其中该多层互连结 构系没有覆盖该心轴材料之保护层(protective layers) 。 8.如申请专利范围第1项之方法,其中该导性材料为 铜。 9.如申请专利范围第8项之方法,其中该等向性蚀刻 剂得以相对于铜移除该心轴材料。 10.如申请专利范围第9项之方法,其中该等向性蚀 刻剂得以相对于钛、氮化钛、钽、氮化钽、矽氧 化物、矽氮化物与铝选择性移除该心轴材料。 11.如申请专利范围第1项之方法,其中以该导性材 料填入该中介窗与该沟渠之步骤更包括以一该导 性材料之一单一沉积将该导性材料引入该中介窗 与该沟渠中。 12.一种用于制造一多层互连结构之方法,包含: 在一基材上形成一心轴材料之一第一层; 移除该心轴材料之该第一层之部分以形成第一沟 渠; 移除该心轴材料之该第一层之部分以形成第一中 介窗,该第一沟渠开通至该下方之第一中介窗; 以一导性材料填入该第一中介窗与该第一沟渠以 产生一复数个第一特征,该第一特征具有水平分隔 相邻第一特征之该心轴材料; 形成位于该第一特征上之该心轴材料之一第二层; 移除该心轴材料之该第二层之部分以形成第二沟 渠; 移除该心轴材料之该第二层之部分以形成第二中 介窗,该第二沟渠对该下方之第二中介窗开通; 以该导性材料填入该第二中介窗与该第二沟渠以 产生一复数个第二特征,该第二特征具有水平分隔 相邻第二特征之该心轴材料,该心轴材料分隔着与 分隔该第一特征之该心轴材料共同延展之该第二 特征; 形成位于该第二特征上之至少一层; 定义经由该层通向该心轴材料之至少一通道;与 藉由引入一等向性蚀刻剂至该通道中移除该心轴 材料,该等向性蚀刻剂选择性蚀刻该心轴材料以留 下界于该相邻第一特征间与界于该相邻第二特征 间之一空气空隙(void)。 13.如申请专利范围第12项之方法,其中该心轴材料 系选自由无定形矽、无定形锗与无定形矽锗所组 成之群组。 14.如申请专利范围第12项之方法,其中该心轴材料 为无定形矽,而该等向性蚀刻剂含有氢氧化钾。 15.如申请专利范围第12项之方法,其中该心轴材料 为无定形锗,而该等向性蚀刻剂含有过氧化氢。 16.如申请专利范围第12项之方法,其中移除该心轴 材料以形成第一沟渠之步骤系经由一单一微影与 蚀刻操作来执行。 17.如申请专利范围第12项之方法,其中移除该心轴 材料以形成第一中介窗之步骤系经由一单一微影 与蚀刻操作来执行。 18.如申请专利范围第12项之方法,其中移除该心轴 材料以形成第二沟渠之步骤系经由一单一微影与 蚀刻操作来执行。 19.如申请专利范围第12项之方法,其中移除该心轴 材料以形成第二中介窗之步骤系经由一单一微影 与蚀刻操作来执行。 20.如申请专利范围第12项之方法,其中界于分隔该 第二特征之该心轴材料与分隔该第一特征之该心 轴材料间之一界面系无保护层。 21.如申请专利范围第12项之方法,其中该导性材料 为铜。 22.如申请专利范围第21项之方法,其中该等向性蚀 刻剂得以相对于铜移除该心轴材料。 23.如申请专利范围第22项之方法,其中该等向性蚀 刻剂得以相对于钛、氮化钛、钽、氮化钽、矽氧 化物、矽氮化物与铝选择性移除该心轴材料。 24.一种用于制造一多层互连结构之方法,包含: 将一心轴材料施加至一基材,该心轴材料系选自由 无定形矽、无定形锗与无定形矽锗所组成之群组; 移除该心轴材料之部分以形成沟渠; 移除该心轴材料之部分以形成中介窗,该沟渠开通 至该下方之中介窗; 同时以一导性材料填入该中介窗与该沟渠中以产 生一复数个特征,该特征具有位于相邻特征间之该 心轴材料; 形成位于该特征与该心轴材料上之至少一层; 定义经由该层通向该心轴材料之至少一通道;与 藉由引入一等向性蚀刻剂至该通道中移除该心轴 材料,该等向性蚀刻剂选择性蚀刻该心轴材料以留 下一界于相邻特征间之一空气空隙。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中该心轴材料 为无定形矽,而该等向性蚀刻剂含有氢氧化钾。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中该心轴材料 为无定形锗,而该等向性蚀刻剂含有过氧化氢。 27.如申请专利范围第24项之方法,其中移除该心轴 材料之部份以形成沟渠之步骤系经由一单一微影 与蚀刻操作来执行。 28.如申请专利范围第24项之方法,其中移除该心轴 材料之部份以形成中介窗之步骤系经由一单一微 影与蚀刻操作来执行。 29.如申请专利范围第24项之方法,其中该多层互连 结构系没有覆盖该心轴材料之保护层。 30.如申请专利范围第24项之方法,其中该导性材料 为铜。 31.如申请专利范围第30项之方法,其中该等向性蚀 刻剂得以相对于铜移除该心轴材料。 32.如申请专利范围第31项之方法,其中该等向性蚀 刻剂得以相对于钛、氮化钛、钽、氮化钽、矽氧 化物、矽氮化物与铝选择性移除该心轴材料。 33.一种多层互连结构,经由下述之方法制造,该方 法包含: 将一心轴材料施加至一基材; 移除该心轴材料之部分以形成沟渠; 移除该心轴材料之部分以形成中介窗,该沟渠开通 至该下方之中介窗; 以一导性材料填入该中介窗与该沟渠以产生一复 数个特征,该特征具有位于相邻特征间之该心轴材 料; 形成位于该特征与该心轴材料上之至少一层; 定义经由该层通向该心轴材料之至少一通道;与 藉由引入一等向性蚀刻剂至该通道中移除该心轴 材料,该等向性蚀刻剂选择性蚀刻该心轴材料以留 下界于相邻特征间之一空气空隙。 34.如申请专利范围第33项之多层互连结构,其中该 导性材料为铜。 35.如申请专利范围第34项之多层互连结构,其中该 等向性蚀刻剂得以相对于铜移除该心轴材料。 36.如申请专利范围第35项之多层互连结构,其中该 等向性蚀刻剂得以相对于钛、氮化钛、钽、氮化 钽、矽氧化物、矽氮化物与铝选择性移除该心轴 材料。 37.如申请专利范围第33项之多层互连结构,其中该 心轴材料系选自由无定形矽、无定形锗与无定形 矽锗所组成之群组。 38.如申请专利范围第37项之多层互连结构,其中该 心轴材料为无定形矽,而该等向性蚀刻剂含有氢氧 化钾。 图式简单说明: 图1至图19为根据本发明之原则,在一镶嵌制程方法 中之一实施例的不同阶段,一基材之一部份之截面 图。