通过差别平面化形成的凸出金属部分及其制造方法技术

一种形成微电子结构的方法，其特征在于，包括：　　　　在基片层中形成一系列金属层，系列中的这些金属层由金属间间隙分开；　　　　平面化所述金属层和基片层以形成基本平面的表面；　　　　差别平面化所述基本平面的表面，以降低相对于金属层的水平高度的基片层的水平高度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
可通过在基片上沉积连续层来制造诸如互连或金属化层的微电子结构。根据制造技术和材料，这些连续层中的一个或多个可形成具有不均形态的非平整表面。期望使非平整形态平面化，以预备后续沉积或操作。通常，诸如化学机械平面化(CMP)的平面化技术用于在相邻的暴露材料之间(诸如交替金属化的互连层和中间介质层)形成基本平整的表面。在某些制造情况中，期望获得对各种材料的相对凸出具有受控容限的非平整形态。例如，为了将扩散蔓延用作促进因素，用于导电层界面，如共同申请和转让的美国专利申请“Method and Structure for Interfacing Electronic Devices(用于对接电子装置的方法和结构)”中所描述的，期望制造一种结构，其中一系列的金属层延伸或凸出离开周围的基片材料，如图2B中所示的结构，这将在以下进一步详细讨论。为了形成这种配置，选择性地移除基片材料的技术是很有用的。这种方法可包括以比移除金属层材料的速率明显更快的速率移除基片材料，或者可包括移除基片材料而基本不移除任何金属层材料。常规蚀刻剂的针对特定组材料而与其它组相对的选择性提供了在材料适当配对的情况下选择性蚀刻的机会。例如，常规的湿法蚀刻剂可用于以比蚀刻相邻的铜金属层的速率更快的速率选择性地蚀刻二氧化硅基片。例如，通过利用各向异性的等离子体蚀刻化学处理和技术，常规的图案形成技术也可用于帮助金属层之间的基片材料的选择性蚀刻。这些方法一般增加了结构处理的复杂性，并少许不精确。此外，在所需表面要具有超过一级形态的情况下，诸如表面中从相邻基片材料起特定组的金属化层比同一表面内的其它金属化层更加凸出的情况下，就需要相对于金属化层高度的基片高度的几个不同梯级，而当前的工艺就显得不够理想了。因此，需要相对改进的工艺来制造可控制地调节相对于金属间层的金属层凸出高度的结构。此外，需要一种工艺来可控制地形成具有多个层次或形态梯级的表面。 附图说明附图中，本专利技术作为实例加以说明而非限制性的，其中相同的标号表示类似元件。图中示出的部件并非按比例绘制，也不表示按精确的位置关系示出。图1A示出了具有电镀入基片层中形成的沟槽中的金属层的基片层的剖视图。图1B示出了微电子结构的剖视图，它具有在与一系列金属层耦合的基片层上形成的基本平面的表面。图2A示出了微电子结构的剖视图，它具有在与一系列金属层耦合的基片层上形成的基本平面的表面。图2B示出了本专利技术的一个实施例的各方面的剖视图，其中使用差别平面化来形成非平面表面。图2C和2D示出了本专利技术的两个实施例的正交图，其中使用差别平面化来形成非平面表面。图3A示出了微电子结构的剖视图，它具有在与一系列金属层耦合的基片层上形成的基本平面的表面。图3B示出了本专利技术的另一个实施例的各方面的剖视图，其中使用差别平面化来形成非平面表面。图4示出了根据本专利技术一个实施例的金属层高度差对金属间间隙距离的图表。图5示出了根据本专利技术一个实施例的金属层高度差对金属间间隙距离的图表。具体实施例方式在以下本专利技术实施例的详细描述中，参考附图，其中相同的标号表示相似元件。这里描述的说明性实施例被揭示得足够详细，以使本领域的熟练技术人员能够实施本专利技术。因此，以下的详细描述不是限制性的，且本专利技术的范围仅由所附权利要求书限定。参考图1A，基片层(100)具有其中已形成金属层(124)的一连串开槽(122)。图1A所示的结构在半导体处理中是常见的，且基片层和金属层可包括各种材料。例如，在装置互连的情况下，金属层可包括诸如铜、铝、钨、钛、金、镍、铟及其合金的金属，它们是利用已知技术形成的，诸如电镀或者化学或物理气相沉积。基片层可包括陶瓷或聚合物电介质材料、阻隔材料、蚀刻停止材料或金属层附近的微电子器件中使用的几乎任何非金属材料。例如，晶片可包括二氧化硅；氮化硅；氮氧化硅；碳掺杂氧化物；有机聚合物，诸如聚酰亚胺、聚对亚苯基二甲基、聚芳基醚、有机硅酸盐、聚萘、聚喹啉及其共聚物。可用于形成基片层(100)的其他类型材料的实例包括气凝胶、干凝胶和旋装玻璃(spin-on-glass“SOG”)。此外，基片层(100)可包括有机氢硅酸盐(“HSQ”)或甲基有机硅酸盐(methylsilsesquioxane“MSQ”)，它可利用常规旋涂工艺涂布于半导体晶片的表面上。虽然旋涂对于某些材料来说是形成基片层(100)的优选方式，但对于其他来说，化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积、SolGel工艺或泡沫技术是优选的。其他合适的基片层(100)材料诸如被称为“沸石”的那些自然产生互连的孔隙。虽然术语“沸石”是指示许多高度有序的中孔性材料，但几种沸石也被称作电介质材料，诸如中孔性氧化硅和硅铝酸盐沸石材料。通过气凝胶或干凝胶工艺合成沸石材料，旋涂就位，或利用化学气相沉积法进行沉积以形成空隙结构。在旋涂或其他沉积方法的情况下，需要使用本领域熟练技术人员所熟悉的蒸发技术除去溶剂。基片层(100)可包括几种材料或几个子层，如在具有铜金属化(124)的常规互连结构的情况中，其中包括诸如钽、氮化钽、氮化钛和钨或抑制诸如铜的导电材料扩散进入相邻电介质层的其他材料金属的阻挡层位于铜材料和夹层电介质材料之间。具有合适电迁移和扩散阻挡特性的已知聚合物阻挡层也可用作阻挡层。许多前述电介质材料常规用作阻挡层附近的夹层电介质。参考图1B，描述了与图1A相类似的结构，其区别在于已优选使用化学机械平面化使顶表面平面化，以形成基本平面的表面(126)，它包括基片层(100)的平面化表面和不连续金属层(102-105)的暴露的平面化表面。常规氧化铝基的浆液一般用于这种应用。实现高度平面表面的CMP处理可包括使用可改变的材料选择性和研磨颗粒尺寸的浆液的几个抛光阶段，如本领域熟练技术人员显而易见的。在所描述的实施例中，每个金属层都具有基本相当的金属层宽度(118)并与其他金属层隔开基本相当的金属间间隙(116)。图2A所述结构的关键方面在于金属间间隙(116)距离，在这种情况中其对于每个金属层(102-105)来说是相等的。参考图2A，描述了与图1B相类似的结构。在所述实施例中，该基片包括二氧化硅且金属层(102-105)包括铜。例如，钽或氮化钽的薄阻挡层(未示出)可位于铜金属线和二氧化硅基片之间。参考图2B，描述与图2A相类似的结构，区别在于减少了基片层相对于金属层的水平高度。如图2B所示，每个金属层(102-105)从基片层起延伸或凸出一凸出高度(106-109)。在所述实施例中，由于图2A结构的每个金属间间隙距离(116)基本是相当的，所以每个凸出高度基本相等。从图2A的结构形成图2B的结构优选采用专门的化学机械平面化(CMP)技术，它被称作“差别平面化”。差别平面化可应用于更改实质上是线性或连续的接触件(140)(如图2C的正交示图中)，不连续的接触件(141)(如图2D的正交示图中)，或者给定微电子结构中不连续和线性几何形态的组合的凸出高度。例如，图2B的剖视图表示图2C所示的或图2D所示的结构的横截面。差别平面化过程中材料选择和相对定位、CMP浆液选择、CMP压力、CMP边缘速度、CMP垫选择和CMP时间是关键因素。实验上确定在差别平面化优化浆液选择、压力、边缘速度和垫选择后，金属线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成微电子结构的方法，其特征在于，包括在基片层中形成一系列金属层，系列中的这些金属层由金属间间隙分开；平面化所述金属层和基片层以形成基本平面的表面；差别平面化所述基本平面的表面，以降低相对于金属层的水平高度的基片层的水平高度。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系列中的每个金属层都通过小于约6微米的金属间间隙与系列中的其它金属层分开。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，金属层包括铜而基片层包括非金属。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，平面化金属层和基片层以形成基本平面的表面包括使用氧化铝基浆液的化学机械平面化。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，差别平面化包括使用氧化硅基浆液的化学机械平面化。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液包括颗粒尺寸小于金属间间隙的约5％的氧化硅颗粒。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，氧化硅颗粒是沉淀颗粒。8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液的pH在约9和11之间。9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液的粘度在约1到4厘泊之间。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，差别平面化包括施加约2.5到6psi之间的平面化压力。11.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基片包括二氧化硅。12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，差别平面化包括使用聚氨酯抛光垫的化学机械平面化。13.如权利要求3所述的方法，其特征在于，差别平面化将金属间间隙中基片层的水平高度降低约50埃和约1200埃之间。14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，一个金属间间隙约为2微米，其中差别平面化将该金属间间隙中的基片层的水平高度降低约200到约400埃之间。15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，一个金属间间隙约为3微米，其中差别平面化将该金属间间隙中的基片层的水平高度降低约400到约700埃之间。16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，一个金属间间隙约为5微米，其中差别平面化将该金属间间隙中的基片层的水平高度降低约500到约1000埃之间。17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，一个金属间间隙约为6微米，其中差别平面化将该金属间间隙中的基片层的水平高度降低约600到约1200埃之间。18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，差别平面化包括以约50到300英尺/分的边缘速度化学机械平面化基本平面的表面。19.一种从基片的铜层之间的金属间间隙和铜表面选择性地平面化金属间基片材料的方法包括用氧化硅基浆液以约2.5和6psi之间的抛光压力以及50和300英尺/分之间的抛光边缘速度来化学机械抛光该表面。20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液包括氧化硅颗粒，其颗粒尺寸小于金属间间隙的约5％。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，氧化硅颗粒是沉淀颗粒。22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液的pH在约9和11之间。23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，氧化硅基浆液的粘度在约1和4厘泊之间。24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，基片包括二氧化硅。25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，差别平面化包括使用聚氨酯抛光垫的化学机械平面化。26.如权利要求19所述的方法，其特征在于，差别平面化将金属间间隙中的基片层的水平高度降低约100埃到1200埃之间。27.如权利要求19所述的方法，其特征在于，同一平面化处理从较宽金属间间隙移除材料的速率比从较窄金属间间隙移除材料的速率更快。28.一种微电子结构，其特征在于，包括基片层，它与一系列金属层耦合，形成交替金属层和金属间基片间隙的表面，每个金属层延伸超过其周围的金属间晶片间隙的水平高度，其凸出高度小于约1200埃并且是相邻金属间基片间隙尺度的函数，其中通过差别平面化形成该凸出高度。29.如权利要求28所述的微电子结构，其特征在于，约6微米的金属间基片间隙之间的金属层具有约1150埃的凸出高度。30.如权利要求28所述的微电子结构，其特征在于，约5微米的金属间基片间隙之间的金属层具有约1000埃的凸出高度。31.如权利要求28所述的微电子结构，其特征在于，约3微米的金属间基片间隙之间的金属层具有约650埃的凸出高度。32.如权利要求28所述的微电子结构，其特征在于，约...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·宝德曼，S·金，P·菲希尔，M·科布瑞恩斯基，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：