发明名称 于微电子互连结构中之多层帽障蔽
摘要 本发明揭露一种具有低k多层介电性扩散障蔽层之结构,且障蔽层具有至少一低k子层及至少一空气障蔽子层。多层介电性扩散障蔽层系金属之扩散障蔽及空气之渗透障蔽。本发明亦揭露相关于该结构之产生方法及成分。使用诸低k多层介电性扩散障蔽层之优点在于可透过导电性金属元件之间之电容减小,且随着多层介电性扩散障蔽层透气与防止金属扩散而增加稳定性,以增益晶片性能。
申请公布号 TWI277158 申请公布日期 2007.03.21
申请号 TW093110395 申请日期 2004.04.14
申请人 万国商业机器公司 发明人 杰弗瑞C 海迪瑞克;艾伯特E 黄
分类号 H01L21/4763(2006.01) 主分类号 H01L21/4763(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种互连结构,包含: 一基板上之至少一导电性金属元件,该基板尚包含 一围绕于该导电性金属元件之层间介电膜, 一多层介电性扩散障蔽层,其系金属扩散之一障蔽 且由至少二子层构成,其中至少一子层为阻止空气 渗透之空气障蔽子层及至少另一子层为一低k子层 ,及 一层间介电质,其系由一线层介电质及一通孔层介 电质构成。 2.如申请专利范围第1项之结构,其中多层介电性扩 散障蔽层具有一介电常数小于4.0之成分。 3.如申请专利范围第1项之结构,其中空气障蔽子层 系一由氮化矽、碳氮化矽、氮氧化矽、二氧化矽 、碳化矽、或氟化玻璃构成之介电质。 4.如申请专利范围第1项之结构,其中空气障蔽子层 系一介电质,其具有一SivNwCxOyHz成分,其中0.1≦v≦0. 8,0≦w≦0.8,0.05≦x≦0.8,0≦y≦0.3,0.05≦z≦0.8,且v+w+ x+y+z=1。 5.如申请专利范围第1项之结构,其中低k子层系一 由SivNwCxOyHz构成之介电质,其中0.1≦v≦0.8,0≦w≦0.8 ,0.05≦x≦0.8,0≦y≦0.3,0.05≦z≦0.8,且v+w+x+y+z=1。 6.如申请专利范围第1项之结构,其中低k子层含有 孔隙。 7.如申请专利范围第6项之结构,其中孔隙具有一封 闭式单元形态。 8.如申请专利范围第1项之结构,其中多层介电性扩 散障蔽层系一在空气障蔽子层顶部设有低k子层之 双层。 9.如申请专利范围第1项之结构,其中多层介电性扩 散障蔽层系一在低k子层顶部设有空气障蔽子层之 双层。 10.如申请专利范围第1项之结构,其中多层介电性 扩散障蔽层系一在二低k子层之间设有空气障蔽子 层之三层。 11.如申请专利范围第1项之结构,其中互连结构尚 包含至少一低介电常数材料,该低介电常数材料系 由聚矽氧烷、聚矽倍半氨烷、聚芳基烯、聚芳基 烯醚、或利用气体沉积法所产生之介电质膜至少 一者构成,该介电质膜具有SivNwCxOyHz成分,其中0.05 ≦v≦0.8,0≦w≦0.9,0.05≦x≦0.8,0≦y≦0.8,0.05≦z≦0.8 ,且v+w+x+y+z=1。 12.如申请专利范围第11项之结构,其中低介电常数 材料呈多孔性。 13.如申请专利范围第l项之结构,其中通孔层介电 质系由至少一低介电常数材料及多层介电性扩散 障蔽层构成。 14.如申请专利范围第1项之结构,其中通孔层介电 质系仅由多层介电性扩散障蔽层构成。 15.如申请专利范围第1项之结构,其中层间介电质 系由一单一成分之线层介电质及一具有二不同成 分之通孔层介电质构成,其中位于导电性金属元件 正下方之介电质系单一成分,而未位于导电性金属 元件正下方之介电质具有相同于线层介电质者之 成分。 16.如申请专利范围第1项之结构,其中导电性金属 线包含一设于顶表面之金属,以减少互连结构之之 电迁移特征。 17.如申请专利范围第1项之结构,其中导电性金属 线包含一设于顶表面之部分,以减少金属线氧化之 倾向,该部分系苯并三唑、胺、醯胺、醯亚胺、硫 酯、硫醚、、氨酯、、异氰酸盐、硫赶、 、膦、氧化膦、膦醯亚胺、啶、咪唑、醯亚胺 、恶唑、苯并恶唑、唑、唑、三唑、吩、 恶二唑、嗓、唑、恶、苯并咪唑、羟 、或引其中一者。 18.如申请专利范围第1项之结构,其中线层介电质 包含一硬光罩介电质,其成分不同于线层介电质者 。 19.如申请专利范围第18项之结构,其中硬光罩介电 质包含聚矽氧烷、聚矽倍半氨烷、或具有 SivNwCxOyHz成分之任意CVD沉积介电质,其中0.05≦v≦0. 8,0≦w≦0.9,0.05≦x≦0.8,0≦y≦0.8,0.05≦z≦0.8,且v+x+x +y+z=1。 20.如申请专利范围第1项之结构,其中线层介电质 及通孔层介电质系由一介电性蚀刻终止层分隔。 21.如申请专利范围第20项之结构,其中介电性蚀刻 终止层包含聚矽氧烷、聚矽倍半氨烷、或具有 SivNwCx OyHz成分之任意CVD沉积介电质,其中0.05≦v≦0 .8,0≦w≦0.9,0.05≦x≦0.8,0≦y≦0.8,0.05≦z≦0.8,且v+w+ x+y+z=1。 22.如申请专利范围第1项之结构,其中至少一助黏 剂设于多层介电性扩散障蔽层及多层介电性扩散 障蔽层之上方及/或下方之介电质层之间。 23.如申请专利范围第1项之结构,其中至少一助黏 剂设于多层介电性扩散障蔽层之诸子层之间。 24.一种产生一多层介电性扩散障蔽层之方法,包含 : 利用一以溶剂为主之方法施加一聚合物陶瓷母体 涂料; 将聚合物陶瓷母体转变成低k子层;及 施加一空气障蔽子层涂料。 25.如申请专利范围第24项之方法,其中将聚合物陶 瓷母体转变成低k子层包含热固化、电子投射、离 子投射、以紫外线及/或可见光投射,或其任意组 合。 26.如申请专利范围第24项之方法,其中一助黏剂系 在聚合物陶瓷母体施加之前施加。 27.如申请专利范围第26项之方法,其中助黏剂系在 一含有聚合物陶瓷母体之溶液内共溶,且在施加期 间或在聚合物陶瓷母体转变成低k子层期间分离于 膜片介面。 28.如申请专利范围第24项之方法,其中一助黏剂系 在聚合物陶瓷母体施加之后,且在聚合物陶瓷母体 转变成低k子层之前施加。 29.如申请专利范围第24项之方法,其中一助黏剂系 在聚合物陶瓷母体转变成低k子层之后施加。 30.如申请专利范围第24项之方法,其中一用于产生 孔隙之牺牲部分系在含有聚合物陶瓷母体之溶液 内共溶。 31.如申请专利范围第24项之方法,其中空气障蔽子 层系利用化学气体沉积制程、电浆增强性化学气 体沉积、或物理气体沉积施加。 32.如申请专利范围第24项之方法,其中空气障蔽子 层系利用热固化、电子投射、离子投射、以紫外 线及/或可见光投射,或其任意组合而退火。 33.如申请专利范围第24项之方法,其中一助黏剂施 加于空气障蔽子层,以增强对于其他层之黏结。 34.如申请专利范围第24项之方法,其中空气障蔽子 层曝露于一反应性电浆以调整空气障蔽子层之表 面,以增强对于其他层之黏结。 35.如申请专利范围第24项之方法,其中低k子层曝露 于一反应性电浆以调整低k子层之表面,以增强对 于其他层之黏结。 36.一种用于产生一多层介电性扩散障蔽层之成分, 包含: 一溶剂,其利用以溶剂为主之方法施加于低k子层; 一聚合物陶瓷母体,其转变成一低k子层;及 一空气障蔽子层。 37.如申请专利范围第36项之成分,其中聚合物陶瓷 母体包含聚矽氨烷、聚碳矽烷、聚矽矽氨烷、聚 矽烷、聚矽碳矽烷、聚矽氧烷、聚碳矽氨烷、聚 甲矽烷基碳二醯亚胺、聚矽倍半氨烷、或聚矽碳 矽氨烷。 38.如申请专利范围第36项之成分,其中聚合物陶瓷 母体包含键合于链状背骨之侧官能基,该侧官能基 系选自以胺、醯胺、醯亚胺、硫酯、硫醚、、 氨酯、、异氰酸盐、硫赶、、膦、氧化膦、 膦醯亚胺、苯并三唑、啶、咪唑、醯亚胺、恶 唑、苯并恶唑、唑、唑、三唑、吩、恶二 唑、、唑、恶、苯并咪唑、羟、 、氢基、乙烯基、烯丙基、烷氧基、矽基 、甲矽烷基、及烷基族组成之族群中。 39.如申请专利范围第36项之成分,其中聚合物陶瓷 母体具有SivNwCxOyHz成分,其中0.1≦v≦0.8,0≦w≦0.8,0. 05≦x≦0.8,0≦y≦0.3,0.05≦z≦0.8,且v+w+x+y+z=1。 40.如申请专利范围第36项之成分,其中一抗纹剂系 共溶于含有聚合物陶瓷母体之溶液内,以产生高均 匀度之膜片。 41.如申请专利范围第36项之成分,其中一助黏剂系 共溶于含有聚合物陶瓷母体之溶液内。 42.如申请专利范围第36项之成分,其中一用于产生 孔隙之牺牲部分系在含有聚合物陶瓷母体之溶液 内共溶。 43.如申请专利范围第36项之成分,低k子层具有一 SivNwCxOyHz成分,其中0.1≦v≦0.8,0≦w≦0.8,0.05≦x≦0.8 ,0≦y≦0.3,0.05≦z≦0.8,且v+w+x+y+z=1。 图式简单说明: 图1系本发明半导体装置之截面图。 图2系本发明另一半导体装置之截面图。 图3系本发明又一半导体装置之截面图。
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