发明名称 二旋涂式介电材料所组成之混合式低介电常数内连接结构
摘要 兹提供一种双镶嵌型式之低k介电加附内连接结构的金属接线,其中系将该导电金属线路与通道建构于一混合式低k(介电常数)介电物内,此者包含两种旋涂式介电材料,具有不同原子成分,且这两种旋涂式介电材料中至少其一系属多孔性。这两种应用于构成本发明混合式低k介电物之旋涂式介电材料,各者具有一约2.6或为低的介电常数,且该混合结构之各介电材料各者以具有从约1.2到约2.2范围内之k值为佳。藉由利用本发明混合式低k介电物,将能够获得对于金属线路电阻(渠槽深度)的优异控制而无须另增成本。可达到此项目的而不必利用覆盖式蚀刻停阻层,而若出现该者,则会构成于这两种旋涂式介电材料之间。此外,本混合式低k介电物之旋涂式介电材料具有显着差异的原子成分,可供控制导体的电阻性,而该导体利用底部旋涂式介电材料(即如通道介电材料)作为对于顶部旋涂式介电材料(即如线路介电材料)之内含式蚀刻停阻层。
申请公布号 TW533544 申请公布日期 2003.05.21
申请号 TW091103227 申请日期 2002.02.22
申请人 万国商业机器公司 发明人 史帝芬麦康奈尔盖茨;杰佛利可帝士黑卓克;沙洋那拉扬纳V 尼塔;山姆帕斯布拉修纱曼;克莉斯蒂桑瑟尼琪泰伯格
分类号 H01L21/768 主分类号 H01L21/768
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种内连接结构,其至少包含:一基板,而于其表面上构成有既经图案化之混合式低k介电材料,该经图案化之混合式低k介电材料具有一约2.6或为低的有效介电常数,并包含一底部旋涂式介电材料及一顶部旋涂式介电材料,其中该底部及顶部旋涂式介电材料具有不同的原子成分,且这两种旋涂式介电材料中至少其一系属多孔性;一抛光停阻层,构成于该图案化之混合式低k介电材料上;以及金属导电区域,构成于该图案化之混合式低k介电材料上。2.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之混合式低k介电材料的有效介电常数为从约1.2到约2.2。3.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之旋涂式介电材料两者皆属多孔性介电材料。4.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之顶部旋涂式介电材料系一无机介电材料,而该底部旋涂式介电材料则系一有机介电材料。5.如申请专利范围第4项所述之内连接结构,其中上述之无机介电材料属多孔性。6.如申请专利范围第5项所述之内连接结构,其中上述之顶部无机介电材料具有从约5到约80%的体积百分比孔洞性而为从约5到约500的孔洞大小。7.如申请专利范围第4项所述之内连接结构,其中上述之无机介电材料包括Si、O与H以及选择性的C。8.如申请专利范围第7项所述之内连接结构,其中上述之无机介电材料系一HOSP、MSQ、TEOS、HSQ、MSQ-HSQ共聚合物,有基矽氧烷或任何其他含Si质之材料。9.如申请专利范围第4项所述之内连接结构,其中上述之有机介电材料包括C、O及H。10.如申请专利范围第9项所述之内连接结构,其中上述之有机介电材料包括芳香热固性聚合树脂。11.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之顶部旋涂式介电材料系一有机介电材料,而该底部旋涂式介电材料系一无机介电材料。12.如申请专利范围第11项所述之内连接结构,其中上述之顶部有机介电材料属多孔性。13.如申请专利范围第12项所述之内连接结构,其中上述之顶部有机介电材料具有从约5到约35%的体积百分比孔洞性而为从约1到约50奈米(nm)的孔洞大小。14.如申请专利范围第11项所述之内连接结构,其中上述之有机介电材料包括C、O及H。15.如申请专利范围第14项所述之内连接结构,其中上述之有机介电材料包括芳香热固性聚合树脂。16.如申请专利范围第11项所述之内连接结构,其中上述之无机介电材料包括Si、O与H以及选择性的C。17.如申请专利范围第16项所述之内连接结构,其中上述之无机介电材料系一HOSP、MSQ、TEOS、HSQ、MSQ-HSQ共聚合物,有基矽氧烷或任何其他含Si质之材料。18.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之黏着增促剂系构成于该底部旋涂式介电材料与该顶部旋涂式介电材料之间。19.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之抛光停阻层系一无机介电材料。20.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之抛光停阻层系一有机介电材料。21.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之金属导体区域含有至少一种由Al、Cu、Ag、W及彼等合金之群组所选出的导电金属。22.如申请专利范围第21项所述之内连接结构,其中上述之导电金属系Cu质。23.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之金属导体区域进一步含有一线性金属。24.如申请专利范围第23项所述之内连接结构,其中上述之线性金属是由TiN、TaN、Ta、Ti、W、WN、Cr、Nb与彼等混合物之群组所选出。25.如申请专利范围第1项所述之内连接结构,其中上述之基板可为一介电材料、一金属区域、一黏着增促剂、一半导体晶圆或该等任意组合。26.一种混合式低k介电材料,可适用于制作双镶嵌型式之内连接结构,包含一底部旋涂式介电材料及一顶部旋涂式介电材料,其中该底部及顶部旋涂式介电材料具有一约2.6或为低的介电常数、不同的原子成分,且该等旋涂式介电材料中至少其一系属多孔性。27.一种用以构成内连接结构之方法,该方法至少包含下列步骤:(a)于一基板表面上构成出混合式低k介电材料,该混合式低k介电材料具有一约2.6或为低的有效介电常数,并包含一底部旋涂式介电材料及一顶部旋涂式介电材料,其中该底部及顶部旋涂式介电材料具有不同的原子成分,且这两种旋涂式介电材料中至少其一系属多孔性;(b)于该混合式低k介电材料上构成一硬式罩幕,该硬式罩幕至少含有一抛光停阻层;(c)于该硬式罩幕之一局部构成一开口,以曝出该混合式低k介电材料;(d)利用该硬式罩幕作为一蚀刻遮罩,于该低k介电材料的曝出局部内连接结构构成一渠槽;(e)以至少一种导电材料来填充该渠槽;及(f)将沉驻于该抛光停阻层上的导电金属予以平面化。28.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之旋涂式介电材料两者皆属多孔性介电材料。29.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之顶部旋涂式介电材料系一无机介电材料,而该底部旋涂式介电材料则系一有机介电材料。30.如申请专利范围第29项所述之方法,其中上述之无机介电材料属多孔性。31.如申请专利范围第30项所述之方法,其中上述之顶部无机介电材料具有从约5到约80%的体积百分比孔洞性而为从约5到约500的孔洞大小。32.如申请专利范围第29项所述之方法,其中上述之无机介电材料包括Si、O与H以及选择性的C。33.如申请专利范围第32项所述之方法,其中上述之无机介电材料系一HOSP、MSQ、TEOS、HSQ、MSQ-HSQ共聚合物,有基矽氧烷或任何其他含Si质之材料。34.如申请专利范围第29项所述之方法,其中上述之有机介电材料包括C、O及H。35.如申请专利范围第34项所述之方法,其中上述之有机介电材料包括芳香热固性聚合树脂。36.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之顶部旋涂式介电材料系一有机介电材料,而该底部旋涂式介电材料系一无机介电材料。37.如申请专利范围第36项所述之方法,其中上述之顶部有机介电材料属多孔性。38.如申请专利范围第37项所述之方法,其中上述之顶部有机介电材料具有从约5到约35%的体积百分比孔洞性而为从约1到约50奈米(nm)的孔洞大小。39.如申请专利范围第36项所述之方法,其中上述之有机介电材料包括C、O及H。40.如申请专利范围第39项所述之方法,其中上述之有机介电材料包括芳香热固性聚合树脂。41.如申请专利范围第36项所述之方法,其中上述之无机介电材料包括Si、O与H以及选择性的C。42.如申请专利范围第41项所述之方法,其中上述之无机介电材料系一HOSP、MSQ、TEOS、HSQ、MSQ-HSQ共聚合物,有基矽氧烷或任何其他含Si质之材料。43.如申请专利范围第27项所述之方法,其中更包含在构成该顶部旋涂式介电材料前,先于该底部旋涂式介电材料上构成一黏着增促剂。44.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之混合式低k介电物是按循序的旋涂式镀层处理所构成,其中在各个连续旋涂处理后,会对该旋涂层进行热性平板烘烤处理。45.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之混合式低k介电物会在步骤(a)后,但在步骤(b)前,加以烘烤。46.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之混合式低k介电物会在步骤(b)后加以烘烤。47.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之硬式罩幕是由旋涂镀层方式所制成。48.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之步骤(c)包括两个微影与蚀刻步骤。49.如申请专利范围第48项所述之方法,其中上述之蚀刻步骤系自含有如下方法的群组中所选出:反应-离子蚀刻(RIE)、电浆蚀刻与离子射束蚀刻。50.如申请专利范围第49项所述之方法,其中上述之RIE含有氟基化学材料。51.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之步骤(d)含有氧质或还原性蚀刻处理。52.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之渠槽包括一通道、线路或两者。53.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之步骤(e)包括自含有如下处理之群组所选出的沉积处理:化学气相沉积(CVD)、电浆辅助CVD、溅镀、镀层及化学溶液沉积。54.如申请专利范围第27项所述之方法,其中更包含在填充该导电金属前,于先该渠槽内沉积一线路材料。55.如申请专利范围第27项所述之方法,其中上述之步骤(f)包括化学机械抛光处理。图式简单说明:第1A-1G图为经本发明各项处理步骤后之本发明内连接结构剖视图。
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