本发明专利技术公开了一种电介质盖帽（１００）以及相关的方法。在一个实施例中，电介质盖帽（１００）包括电介质材料（１０８），该电介质材料具有实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的光学带隙（例如，大于约３．０电子伏特），并且包括具有电子施主、双键电子的氮。电介质盖帽（１００）表现出高的模数并且在用于例如铜低ｋ后段工艺（ＢＥＯＬ）纳电子器件的后ＵＬＫ?ＵＶ固化处理下是稳定的，这引起较少的膜和器件开裂以及改进的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及集成电路(IC)芯片制造，并且更具体地涉及用于超低介电常数 (ULK)层间电介质的电介质盖帽(gap)。
技术介绍
在传统的IC芯片中，已经将铝和铝合金用作在器件的后段工艺 (back-end-of-line, BE0L)层中提供到器件的电连接和来自器件的电连接的互连冶金 (metallurgy)。虽然过去基于铝的冶金已经是选择用作金属互连的材料，但是随着IC芯片 的电路密度和速度增加以及器件按比例缩小到纳米尺寸，铝不再满足要求。因此，由于与铝 相比铜具有更低的电阻率以及更低的对电迁移失效的敏感度，因此正在使用铜作为铝的替 代物。关于使用铜的一个挑战在于随着工艺步骤的持续进行铜容易扩散到周围的电介 质材料中。为了防止铜扩散，可以使用防护阻挡层来隔离铜互连。这样的阻挡层包括例如 沿着铜互连的侧壁和底部的、以几乎纯的或合金形式的钽、钛或钨的导电扩散阻挡衬垫。在 铜互连的顶面上提供了覆盖(capping)阻挡层。这样的覆盖阻挡层包括各种电介质材料， 例如硅氮化物(Si3N4)。传统的利用铜金属化和上述盖帽层的BE0L互连包括可以含有逻辑电路元件(例 如晶体管)的下层的衬底。层间电介质(ILD)层覆在该衬底上面。该ILD层可以由例如二 氧化硅(Si02)形成。然而，在先进的互连中，ILD层优选地是低k聚合物的热固材料。可以 将助粘剂层布置在衬底和ILD层之间。可选地将硅氮化物(Si3N4)层布置在ILD层上。硅 氮化物层通常被称为硬掩模层或抛光停止层。将至少一个导体嵌入ILD层中。在先进的互 连中该导体通常是铜，但是可替代地可以是铝或其它导电材料。当该导体是铜时，优选地将 扩散阻挡衬垫布置在ILD层和铜导体之间。扩散阻挡衬垫通常由钽、钛、钨或者这些金属的 氮化物组成。通常通过化学机械抛光(CMP)步骤来使得导体的顶面与硬掩模氮化物层的顶面 共面。通常为硅氮化物的盖帽层被布置在该导体和该硬掩模氮化物层上。该盖帽层用作扩 散阻挡以防止在后续工艺步骤期间铜从该导体扩散到周围的电介质材料中。与等离子体增 强(PE)化学气相淀积(CVD)膜相比，高密度等离子体(HDP)CVD膜(例如硅氮化物)提供 更好的电迁移保护，这是因为HDP CVD膜更容易阻止铜原子沿着盖帽层中的互连表面移动。近来，对于铜互连使用超低介电常数(ULK)电介质材料(S卩，k < 3. 0)已经转向 低k 二相或者聚合物的热固性电介质材料。这些电介质材料需要使用利用紫外线(UV)或 者电子束(E-束)辐射的后固化步骤。后固化UV辐射，例如，导致盖帽层中增大的应力并 且导致盖帽层和ULK层中的开裂。盖帽层中的任何裂缝可能引起铜通过缝隙扩散到ILD层 中，导致在盖帽层下形成铜粒(nodule)。这样的铜粒可能导致由相邻互连线之间的电流泄 漏引起的短路。特别在随后的电介质淀积、金属化和化学机械抛光期间，UV和/或E-束辐射还可能导致其它损害，例如增加的应力、剥离(delamination)和在图形化的铜线上方起 泡(blister formation)。鉴于前述事项，需要一种对UV和/或E-束辐射具有更高稳定性的电介质材料。
技术实现思路
本专利技术公开了一种电介质盖帽以及相关的方法。在一个实施例中，该电介质盖帽 包括电介质材料，该电介质材料具有实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的光学带隙(例 如，大于约3.0电子伏特)，并且包括具有电子施主、双键电子的氮。该电介质盖帽表现出高 的模数(modulus)并且在用于例如铜低k后段工艺(BE0L)纳电子器件的后ULK UV固化处 理下是稳定的，引起较少的膜和器件开裂以及改进的可靠性。本专利技术的第一方面提供了 一种电介质盖帽，其包含电介质材料，该电介质材料具 有实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的光学带隙，并且包括具有电子施主、双键电子的氮。本专利技术的第二方面提供了一种形成电介质盖帽的方法，该方法包含如下步骤提 供层间电介质(ILD)；在该ILD上方形成电介质材料层，该电介质材料具有实质上阻挡紫外 线辐射的光学带隙并且包括具有电子施主、双键电子的氮；以及使用该紫外线辐射固化该 电介质材料层。本专利技术的第三方面提供了 一种电介质盖帽，其包含基于硅氮的电介质材料，该电 介质材料具有a)实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的大于约3. 0电子伏特(eV)的光 学带隙；b)具有电子施主、双键电子的氮；以及c)碳成分。本专利技术的示例性方面被设计成解决在此描述的问题和/或其它未讨论的问题。 附图说明从以下结合附图的对本专利技术各个方面的详细描述中将更容易理解本专利技术的这些 及其它特征，附图描述了本专利技术的各个实施例，在附图中图1示出了根据本专利技术实施例的电介质盖帽。图2示出了形成电介质盖帽的方法的实施例。请注意本专利技术附图没有按比例绘制。该附图意图为仅仅描述本专利技术的典型方面， 并且因此不应该被认为限制本专利技术的范围。在附图中，附图之间相似的编号表示相似的元 件。具体实施例方式参考图1，公开了电介质盖帽100以及相关的方法。电介质盖帽100用于超大规模 集成(ULSI)纳及微电子集成电路(IC)芯片中的互连结构中，该芯片包括例如高速微处理 器、专用集成电路、存储器件以及相关的具有多层阻挡层的电子结构。电介质盖帽通常是非 常稳定的覆盖阻挡层，尤其用于保护在紫外线(UV)和/或E-束辐射固化处理下后段工艺 (BE0L)结构中的互连金属化。电介质盖帽100可以例如在层间电介质(ILD) 104中的导体102 (例如铜(Cu)或 者铝(A1))上方形成。ILD 104可以包括任何现在已知的或者以后开发的超低介电常数(ULK)材料，例如多孔的氢化的硅碳氧化物(pSiCOH)、包括p-SiCOH的旋涂的低k电介质或 者有机的和无机的聚合物。在一个实施例中，电介质盖帽100包括电介质材料108，该电介 质材料具有实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的光学带隙，并且包括具有电子施主、双 键电子的氮。在此使用的光学带隙指的是透过材料所要求的光的能级。在一个实施例中， 电介质材料108具有大于约3. 0电子伏特(eV)(即+/-0. 5eV)的光学带隙。例如可以使用 光学曝光技术来测量光学带隙。在一个实例中，使用J.A.W00llam VUV-VASE设备来测量光 学带隙。光学常数能带隙(optical constant band gap)数据拟合是Urbach吸收带尾与 Cauchy的组合，其导致在400-800nm范围内非常轻微的吸收。去极化水平较低(表示理想 化的膜)以及常见的模型(common model)改进(例如厚度不均勻性以及表面粗糙度)没 有改善模型适配度。也使用线性的Bruggman和Maxwell-Garnet模型选项与Cauchy —起 来得到带隙结果。应当理解，上述光学带隙测量技术意欲为示例性的而不要被认为是限制 性的。要强调的是，根据本专利技术实施例的电介质材料可以包括能够实现以上规定的光学 带隙以及具有电子施主、双键电子的氮并且起电介质材料作用的任何现在已知的或者以后 开发的材料。在本专利技术实施例中，电介质材料108可以包括例如硅氮化物(SixNy)、硼氮化物 (BNX)、硅硼氮化物(SiBNx)、硅硼碳氮化物(silicon 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电介质盖帽（１００），包含：电介质材料（１０８），具有实质上阻挡固化处理期间紫外线辐射的光学带隙，并且包括具有电子施主、双键电子的氮。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：MP贝尔扬斯基，G伯尼拉，刘小虎，SV恩古扬，TM肖，HK肖布哈，梁大源，
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]
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