层排列形成方法及层排列技术

本发明专利技术系一种层排列的形成方法，这种方法的步骤依序是在一个基材上设置多个导电结构、在这些导电结构上设置第一个电绝缘层、在这些导电结构上设置第一个电绝缘层，以便在第一个电绝缘层的彼此相邻的区域之间形成作为确定要形成的支撑结构的区域用的沟槽、在位于第一个电绝缘层的相邻区域之间的沟槽中形成电绝缘结构、去除第一个电绝缘层的材料，以便电绝缘结构及导电结构之间形成气隙（Ａｉｒｇａｐ）以及在导电结构及电绝缘结构上设置第二个电绝缘层，以便以这个第二个电绝缘层将相邻的导电结构及电绝缘结构覆盖住。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术系一种层排列形成方法及层排列。
技术介绍
集成电路排列的一个制造趋势是封装密度愈来愈高。封装密度不断提高会使位于金属化层上的导电线路之间的间距变得愈来愈小，使得导电电线路之间形成的电容升高，因而导致信号传输时间过长、损耗功率过高、以及发生不良的串话现象，也就是说会造成相邻的导电线路上的信号之间的交互作用。通常是以相对介电常数εr＝3.9的氧化硅(一种电介质)作为导电线路之间的电绝缘材料。由于相对介电常数εr会使埋设在电绝缘材料之间的导电线路的耦合电容变小，因此为了降低相对介电常数εr，应使用所谓的低k值材料，也就是说以相对介电常数εr较低的材料作为金属间的电介质。现有技术已知道将可以在导电线路面上的导电线路之间设置空腔，以达到降低相对介电常数εr及耦合电容的目的。决定导电线路之间的电容大小的电绝缘电介质在空腔区域中的相对介电常数εr大约是1。为了与周围的金属层去耦，导电线路本身则被氧化硅或是其它低k值材料所包围。因电路不断微缩化而随之不断变大的相邻导电线路之间的耦合电值C及导电线路的电阻R会对在导电线路上传送的信号造成RC操作延迟。除了应用低k值材料外，另外一种可行的方式是利用气隙(Airgap)来降低这种RC操作延迟，这是因为在导电线路之间设置气隙(Airgap)可以大幅降低作为金属化线电之间的电绝缘材料的有效介电常数εr。参考文献[1]有关于如何在实务上利用气隙(Airgap)降低RC操作延迟的具体说明。虽然可以利用设置气隙(Airgap)的方式来降低金属线路之间的寄生电容，但是在设置气隙(Airgap)时却会产生一系列的问题。将电介质以各向异性的方式沉积在金属线路上即可形成气隙(Airgap)，使相邻导电线路之间的中间区域有一部分不会被任何材料所占据。不过这种形成气隙(Airgap)的方法会将气隙(Airgap)拉得很长，因此存在与位于上方的金属化层发生冲突的危险，例如在进行化学机械研磨(CMPchemical mechanical polishing)而打开气隙(Airgap)时就有可能发生这种冲突，关于这个问题请参见参考文献[1]。如果无法做到使所有的气隙(Airgap)均具有相同的宽度，发生上述冲突的危险性就会大增。这将会导致气隙(Airgap)的高度产生很大的变异。按照现有技术，只能经由对金属线路的布置予以很大的限制才能够解决这个问题，也就是说金属线路之间的所有间距都必须完全相同。还有一种形成气隙(Airgap)的方法是另外增加一个微影层，不过这种方法的费用很高。此外，还需要以气隙(Airgap)将相邻的导电线路之间的一个区域朝上封闭住，也就是说要形成一个具有足够稳定性的覆盖层。参考文献[1]提出的方法是将设置在导电线路之间的电绝缘材料部分去除，以便在剩下的电绝缘材料及导电线路之间形成气隙(Airgap)，这样导电线路及导电材料就会被一个覆盖层盖住，而被蒸发的电绝缘材料则可以穿透这个覆盖层。参考文献[1]提出一种以铜金属进行金属化的方法，这方法是将在铜导电线路之间被挖空的区域填入一个电绝缘层，以便在铜导电线路之间被填入电绝缘层的区域内形成一个中空的区域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种层排列，这种层排列能够在彼此之间设有气隙(Airgap)的导电结构上形成一个具有足够的力学稳定性的覆盖层。利用具有本专利技术之申请专利范围之特征的层排列及层排列的形成方法即可达到本专利技术的目的。本专利技术提出的层排列形成方法是依据在一个基材上设置多个导电结构、在这些导电结构上设置第一个电绝缘层、在第一个电绝缘层的相邻区域之间的空隙设置电绝缘结构、去除第一个电绝缘层的材料，以便电绝缘结构及导电结构之间形成气隙(Airgap)。此外还要在导电结构及电绝缘结构上设置第二个电绝缘层，以便以这个第二个电绝缘层将相邻的导电结构及电绝缘结构覆盖住。此外，本专利技术还提出一种层排列，这种层排列具有一个基材，在这个基材上设有多个导电结构，在这些导电结构之间设有电绝缘容置结构，以及设置在这些电绝缘容置结构上并位于导电结构之间的电绝缘结构，且在这些电绝缘结构及导电结构之间会形成气隙(Airgap)。此外，在导电结构及电绝缘结构上还设有第二个电绝缘层，这个第二个电绝缘层会将与其邻近的导电结构及电绝缘结构覆盖住。本专利技术的一个基本构想是在相邻(最好是横向相接)的导电结构(例如导电线路)之间的中心区域设置一个由电绝缘结构构成的中心支撑柱，也就是以适当的材料将第一个导电层的区域之间的空隙填满。接着只要将第一个导电层的露空材料去除掉，剩下的就是一个由留在基材底部区的电绝缘容置结构(也就是第一个电绝缘层剩下的部分)及在其上形成的电绝缘支撑结构构成的排列。只要第一个电绝缘层是一个具有均匀厚度的电绝缘层，这些支撑结构就会位于相邻的导电结构的相邻的侧壁上，也就是刚好位于两个相邻的导电结构之间的中心位置上。接着只要以第二个电绝缘层作为覆盖层将气隙(Airgap)区封闭住，这种定位方式就可以使电绝缘结构达到最佳的支撑作用。由于相邻的导电线路之间的间距有一半以上的空间被这些电绝缘支撑结构占据，因此在形成覆盖层时也可以有效防止发生材料渗入气隙(Airgap)区的情况。而且可以经由调整第一个电绝缘层的厚度(可以经由调整沉积出第一个导电层时的制程参数来调整第一个电绝缘层的厚度)就可以使这些电绝缘支撑结构的厚度保持在足够小的程度，因此相邻导电线路之间的区域就只有极小的部分会填有导电材料。因此按照本专利技术的方式就可以产生一种能够将相邻的导电线路之间的耦合电容保持在极小程度的低k值结构。而且按照本专利技术的方式还可以使这些支撑结构具有足够大的宽度，以便为设置在这些支撑结构上的覆盖层提供足够的力学支撑。不论金属线路的布置方式为何，只要经由形成第一个电绝缘层(其中一部分会构成之后的容置结构)就可以使所有的气隙(Airgap)都具有相同的宽度。尤其有利的是可以用保形的方式沉积出第一个电绝缘层，也就是说可以沉积出具有相同厚度及/或品质的第一个电绝缘层，就样就可以使支撑结构在垂直于基材表面的一个方向上具有一个固定不变的宽度。很明显的，气隙(Airgap)被一个置入其间的中央分隔片分隔开。这个中央分隔片的宽度是由金属线路之间的间距决定。气隙(Airgap)的宽度略小于金属线路之间的最小间距的一半，且在任何位置均相同。这样就可予使封闭气隙(Airgap)的工作变得极为简单。很明显的，按照本专利技术的方法可以形成可以自行调整的气隙(Airgap)，而且无需为此使用选择性制程方法(例如选择性沉积方法)。为达此目的应在导电线路之间设置细长的隔片，以作为之后形成的覆盖结构的支撑柱。由于本专利技术可以避免使用选择性沉积方法，因此不需为此使用其它的材料组合。本专利技术之其它有利的实施方式均详载于本专利技术的申请专利范围中。多个导电结构的构成方式是先在基材中形成多个沟槽，接着将导电材料填入这些沟槽中，并将位于导电结构之间的基材材料去除掉。以这种方式可以利用一种所谓的Damascene方法产生一个由导电线路构成的沉入式排列，这对于以铜金属作为构成导电结构的材料的场合尤为有利。如果是以铝金属作为构成导电结构的材料，需在基材上沉积出一个铝金属层，再以一种微影方法及一种蚀刻方法形成导电结构。可以利用在相邻的导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层排列的形成方法，这种方法的步骤为：－－在一个基材上设置多个导电结构；－－在这些导电结构上设置第一个电绝缘层，以便在第一个电绝缘层的彼此相邻的区域之间形成作为确定要形成的支撑结构的区域用的沟槽；－－在位于第一个电 绝缘层的相邻区域之间的沟槽中形成电绝缘结构；－－去除第一个电绝缘层的材料，以便电绝缘结构及导电结构之间形成气隙（Ａｉｒｇａｐ）；－－在导电结构及电绝缘结构上设置第二个电绝缘层，以便以这个第二个电绝缘层将相邻的导电结构及电绝缘 结构覆盖住。

【技术特征摘要】
DE 2004-8-2 102004037336.11.一种层排列的形成方法，这种方法的步骤为--在一个基材上设置多个导电结构；--在这些导电结构上设置第一个电绝缘层，以便在第一个电绝缘层的彼此相邻的区域之间形成作为确定要形成的支撑结构的区域用的沟槽；--在位于第一个电绝缘层的相邻区域之间的沟槽中形成电绝缘结构；--去除第一个电绝缘层的材料，以便电绝缘结构及导电结构之间形成气隙(Airgap)；--在导电结构及电绝缘结构上设置第二个电绝缘层，以便以这个第二个电绝缘层将相邻的导电结构及电绝缘结构覆盖住。2.如权利要求1的方法，其特征为多个导电结构是由以下的方式形成--在基材上形成多个沟槽；--将导电材料填入这些沟槽中；--将位于导电结构之间的基材材料去除掉。3.如权利要求2的方法，其特征为将位于导电结构之间的基材材料去除掉，以便在相邻的导电结构之间形成位于基材中的沟槽。4.如权利要求1或2的方法，其特征为第一个电绝缘层是利用一种保形沉积方...

【专利技术属性】
技术研发人员：G欣德勒，W帕姆勒，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]