甚低有效介电常数互连结构及其制造方法技术

一种应用了甚低介电常数（ｋ）绝缘体和铜布线来获得高性能布线的结构。该布线由相对坚固的低ｋ电介质－例如ＳｉＬｋ或ＳｉＯ↓［２］－来支撑，而甚低ｋ且更不坚固的间隙填充材料置于结构的剩余部分，从而该结构组合了用于坚固的耐用层和甚低ｋ电介质以同时获得强度和互连的电性能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为高性能集成电路和封装集成电路中的“后段制程(BEOL)”互连。
技术介绍
高性能微处理器、微控制器和通讯芯片要求在用于进行逻辑运算、存储和检索数据、提供控制信号等各种功能的有源晶体管器件之间具有极高速互连。随着晶体管器件技术发展到现在的超大规模集成电路，这些先进芯片的总的工作速度开始受到芯片上各器件之间的互连线中信号传播延迟的限制。互连中的信号传播延迟取决于RC乘积，其中R表示互连线的电阻而C代表掩埋了布线的互连体系的总电容。使用铜来代替Al作为互连布线材料降低了电阻对RC乘积的贡献。当前微电子工业的焦点在于通过使用更低介电常数(k)的绝缘体在芯片上构建多层互连结构来降低互连电容。对于在这么小的尺度上建立互连布线网络来说，一种现有技术的方法就是图1中示意性示出的双重镶嵌(DD)工艺。在标准DD工艺中，在衬底1100上覆盖金属层间电介质(IMD)，在图1a中示为1110、1120两层。通孔层(via level)电介质1110和导线层(linelevel)电介质1120分别示出，以便清楚描述工艺流程。通常，这两层可使用相同的或不同的绝缘膜制成，在前一种情形中，可作为一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内刻蚀和间隙填充方法，用于制造集成电路中的互连结构，包含下列步骤：ａ）在支撑表面上沉积支撑电介质；ｂ）在所述支撑电介质上形成一组互连小孔，至少其中一些小孔的下表面和支撑表面之间留有一定的垂直距离；ｃ）通过用导电互 连材料填充所述这组互连小孔并进行平面化而形成一组布线特征，从而该布线特征的顶表面基本与支撑电介质的顶表面齐平，由此至少某些布线特征受下表面之下的支撑电介质的支撑部分支撑；ｄ）利用所述布线特征作为掩模，用定向刻蚀来刻蚀支撑电介质，从而 只在所述布线特征下面的所述支撑部分中的结构中留下支撑电介质；ｅ）在所述这组布线特征上沉积...

【技术特征摘要】
US 2002-10-24 10/280,2831.一种内刻蚀和间隙填充方法，用于制造集成电路中的互连结构，包含下列步骤a)在支撑表面上沉积支撑电介质；b)在所述支撑电介质上形成一组互连小孔，至少其中一些小孔的下表面和支撑表面之间留有一定的垂直距离；c)通过用导电互连材料填充所述这组互连小孔并进行平面化而形成一组布线特征，从而该布线特征的顶表面基本与支撑电介质的顶表面齐平，由此至少某些布线特征受下表面之下的支撑电介质的支撑部分支撑；d)利用所述布线特征作为掩模，用定向刻蚀来刻蚀支撑电介质，从而只在所述布线特征下面的所述支撑部分中的结构中留下支撑电介质；e)在所述这组布线特征上沉积间隙填充电介质材料，从而用该间隙填充电介质填充所述这组布线特征之间的间隙；以及f)对所述间隙填充电介质进行平面化，直到这组布线特征的顶表面与间隙填充电介质的顶表面基本齐平。2.根据权利要求1的方法，其中对所述间隙填充电介质进行平面化的步骤由化学机械抛光进行。3.根据权利要求1的方法，其中对所述间隙填充电介质进行平面化的步骤进一步包含刻蚀过程，所述刻蚀过程包含第一刻蚀过程和相比于第一刻蚀过程而言更不强烈的第二刻蚀过程；用终点探测系统监测第一刻蚀过程，在所述这组布线特征暴露之前变换到第二刻蚀过程；以及继续进行所述第二刻蚀过程，直到这组布线特征的顶表面与间隙填充电介质的顶表面基本齐平。4.根据权利要求2的方法，进一步包含在所述沉积间隙填充电介质的步骤之前，在这组布线特征上沉积保形密封层的步骤。5.根据权利要求4的方法，其中所述密封层的材料阻挡了氧和铜，由此铜互连材料限制在布线特征中，而氧被排斥在布线特征之外。6.根据权利要求5的方法，其中所述密封层材料选自下列这些组成的组件SiCH、SiNCH、Si3N4、SiCOH和SiO2。7.根据权利要求3的方法，其中所述监测由干涉系统进行，该干涉系统在布线特征上的间隙填充电介质的厚度小于一个参考量时发出刻蚀变更信号，由此停止第一刻蚀过程，并响应于刻蚀变更信号而开始第二刻蚀过程。8.根据权利要求2的方法，其中所述间隙填充电介质选自下列这些组成的组中，它们既包括固体也包括多孔材料至少包含甲基硅倍半氧烷、hydrido硅倍半氧烷和混合硅倍半氧烷的旋涂玻璃；包含硅以及包含碳、氢、氧、氮中至少一种的非晶氢化电介质膜；至少包含聚酰亚胺、苯基环丁烷、polybenzoxadoles和基于聚亚苯基醚的芳香族热固聚合物的旋涂有机电介质；至少包含聚paraxylylene的化学气相沉积聚合物；以及它们的组合。9.根据权利要求3的方法，进一步包含CMP步骤，在通过刻蚀对所述间隙填充电介质进行平面化的步骤之前进行。10.一种结构，包含衬底，衬底上至少设有一层互连层，所述互连层包含一组导电通孔和一组置于所述这组通孔之上并与其相连的导电水平互连部件，其中水平互连部件由支撑电介质来支撑，该支撑电介质具有第一介电常数，并且从这组通孔的下表面垂直地延伸到水平互连部件的下表面，并且在水平互连部件之下水平地延伸；以及间隙填充电介质，具有低于所述第一介电常数值的第二介电常数，填充这组水平互连部件之间的间隙。11.根据权利要求10的结构，其中衬底选自由下列这些组成的组中半导体器件芯片和芯片载体。12.根据权利要求10的结构，其中所述水平互连部件包含导电阻挡材料和高导电性填充材料，其中导电阻挡材料选自下列这些组成的组中Ti、Ta、Cr、W、Zr、Hf；以及它们的导电氧化物、氮化物、氧氮化物、碳氮化物和硅氮化物。13.根据权利要求12的结构，其中所述高导电性填充材料选自下列这些组成的组中Cu、...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德F克纳派瑞，逖莫斯J达尔顿，斯黛芬M盖茨，玛哈德维尔克里施南，塞姆帕斯普鲁肖撒曼，肖恩PE史密斯，赛特亚尼塔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]